數學科

在課堂上教到第三冊數學的「二次曲線」時，我們的數學老師提到一個相當有趣的性質：再一個橢圓中，若是以此橢圓之中心0為起點，向橢圓的圓周做兩條互相垂直的線段0A、0B交橢圓圓周於點A、B。如下圖： \r

本研究主要目的是探討給定三角形邊長的等分點數（equal division points）後，形成在此三角形中所含三角形個數的計算方法。為達成此目的，我們參考過去科展優勝作品專輯，以尋找破題靈感。在指導老師的提點與組員腦力激盪下，我們先探討三角形中內含三角形個數的規律性，再以共頂點分層計算法找出其規律性，經觀察後發現每一層與層之間的和會形公差為（-2）的等差數列，最後利用等差級數求和的公式，推導出「共頂點三角形」的計算方式（Co-apex triangle formula）。由我們的研究結果發現，給定三角形邊長的等分點數後，此三角形中所含三角形的個數總和存在一般計算式。此方法在應用上既快速又不易出錯，對更複雜的多邊形所內含圖形數目的計算上亦有其參考的價值。

本研究主要是討論莫比烏斯環（Mobiusstrip）分割後紙環的改變和變形紙環分割後紙環的相關比較，包含它的紙環個數、長度、旋轉角度、紙環間的交點個數、纏繞結構與旋轉的方向(順時針或逆時針)，並在動手分割莫比烏斯環及其變形紙環後，整理出其規則以及相關公式。

除非是散步解悶，可以漫不經心地隨意走，否則必有一個目標，並且要選擇一條達到目的的「捷徑」，這不是數學家的專門話題，而是你我現實的問題。如果世界到處都是一片沙漠，這問題也就沒什麼了。只是都市中街道交錯有紅綠釘，即使在郊外也是山巒起伏，很不簡單」。如果對一個平常人來說，選擇短的路徑可為他節省許多體力上的透支，但在「特殊情形」之下，時間所扮演的角色就是最重要的了。例如在軍事上行軍的路徑，飛機航路導向飛彈的路徑等等....。如果發生火災和交通事故，救火車和救護車的行徑更決定了生命和財產損失的多寡，和你切身關係密切的，更是不少，如果你早上起床晚了，抄個近路，可免遲到，上班、上學都很實用。

在此作品”凡走過必留下痕跡”中，我們探討了任意三角形的重心G與其對各邊對稱所得到的三點G1，G2，G3形成的軌跡。使三角形二頂點固定，一頂點於單位圓上繞行，並探討重心G，G1，G2，G3這些點形成的軌跡。我們發現了許多有趣的性質，在這些軌跡中我們找出了近似於蚶線、心臟線、類似彎月等各種奇妙的現象，我們深感有趣，因此繼續深入探討下發現了許多有趣的結論。

暑假回鄉下，曾見爺爺買米時，向老板說“多少斤米”，而老板卻不用秤子，拿出一個圓筒形的容器裝滿後，再用趕麵棍將容器口撫平，算一個單位，量出爺爺所需的米量，當時我很好奇，問爺爺“他為何不用秤？這樣量準嗎？”爺爺說“那是量米的斗，一斗大約是 11 台斤，以前的人都是這樣量米的，準得很呢！”我不信，於是開學後向老師請教，為了滿足我的好奇，老師指導我和同學做了以下的操作。

首先我們討論當兩面牆壁成直角，拿兩根相同的棒子圍牆壁，端點位於牆面上，另一頭互相接觸，如何圍出最大面積。接著，由兩根棒子推廣到N根棒子。再來推廣到棒子長度不相同與牆壁不成直角或其他形狀的牆壁。

本研究是以環球城市數學競賽2000 秋季賽國中組初級卷4×4 方格的填格問題，尋找解答，試圖從解題過程中，發現填格的規則，進而延伸應用至N×N 方格。研究分析，方格內的空格可分成四個角落位置（只有2 個相鄰的方格）、邊緣位置（有3 個相鄰的方格）以及內側方格位置（有4 個相鄰的方格）三類，進而運用 這 三 種 圖 形 來尋求出填格規律。研究結果顯示，在N×N 的方格中，當N 為奇數時，無法找到覆蓋方式；而當N 是偶數時，可以找到覆蓋的方式，並進一步分析研究，當方格是N×N＝(4T)×(4T)時，數字總和為4K2+2K，當方格N×N＝(4T＋2)×(4T＋2)時，數字總和為4K2+6K+2；同時觀察所繪製的解圖，無論是(4T)×(4T)或(4T＋2)×(4T＋2)類型，均是為左右對稱的圖形，除了可應用所推得的公式來求解之外，亦可直接迅速繪製這二類的解圖，以解決題意。

六上數學，「怎樣解題」是我們學習的重心。在「角柱與角錐」的單元裡，我們觀察立體模型及其展開圖，歸納出「角柱與角錐」的特性及規律性。\r 在一個偶然的機會，看到師大數學系收藏的多面體組合模型和幾何拼圖板，引起我動作操作拼圖的樂趣，拼出各式各樣的多面體，有的是正多面體，有的是奇形怪狀凹凸不平的，有些看起來像一個球，有些是拼不出封閉的多面體，引起我的好奇心。我想這其中一定有一些道理，結果在拼圖的過程中，觀察出立體頂點數、稜數、面數的變動有一定的規則。在老師的指導下，閱讀相關的書籍資料，終於了解其中的道理和許多解題思考的規則，並得到實用的研究成果，很有收獲。

在一本課外讀物中有一道題目談到：在直角三角形中，若將一邊四等分，沿著等分點，作一倍、二倍、三倍、四倍的投射，則四投射點在同一拋物線上，如圖。我對此種投射法感到非常有趣，於是開始了相關的研究。