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數學科

“軌”謎“心”竅

平面上有一個有趣的幾何性質:在平面上給一定圓,L1,L2,L3為通過圓心之三相異直線,若圓上有一動點P,過P分別作對L1,L2,L3之投影點A,B,C,此我們稱為P對L1,L2,L3之正射影三角形,則為一剛體三角形(RigidTriangle),即隨著動點P在圓上移動,ΔABC之形狀、大小不變。本篇研究主要是針對L1,L2,L3之相對位置,分別探討P點在圓上移動時,其正射影三角形之性質及其五心之軌跡。更進一步將P點在圓上移動之情形推廣至P點在其他圓錐曲線上移動之情形。這次的研究,我們利用了GeoGebra的軟體協助觀察各種情形之軌跡圖形,並引入了三線坐標系之觀念協助我們推導公式,研究中善用了三角形的五心中三線坐標系與直角座標系相互轉換之性質,搭配高二學習到的圓錐曲線內容,得到許多令人驚喜的結論。

打遍天下無敵手

最近我們班上流行一種遊戲,我們都很喜歡玩,為了徹底了解這個遊戲,及怎樣才容易贏,於是做了下列的研究。

多面體之著色問題

如果有四種顏色可供選擇,我們想在併排四個正方形格子上(如圖□□□□)著色,假定位置是固定的若限定四格異色,當然就有 P4 4種塗法,如果四格不須異色,就有 4 4種,在同樣條件下,如果塗在一個可翻轉之正四面體上(如圖) E1表 △ ABC , E2表 △ ABD , E3表 △ ACD ,例如(一)E1 → 白, E2→ 黃, E3→ 紅,和(二) E1→ 紅,E2→ 白, E3 → 黃,根據上面的算法 是(一)(二)兩種塗法,而事實上,當(一)適常地旋轉了 120。後就是(二)了,所以應視為同一種塗法,這正多面體對稱的特性,致使塗法數減少,引起我們探討的興趣。

新型位值算盤的研製

數學是學生最感頭痛的學科,教師們為了破除學生對數學科的畏懼,無不挖空心思,運用各種方法進行教學,冀望學生有朝一日能頓悟做數學的樂趣,而順利達成教學目標。在許多教學方法中,最有效也最受學生歡迎的莫過於多利用教具了。好的教具能協助效師與學生的溝通,也能使教者與學者兩方面都感到輕鬆愉快。經由教具的協助,可能使教學收到事半功倍的效果,這樣的教具當然能受到師生的歡迎,並且很樂意常加利用。相反的,如果某種教具,使用不夠方便,溝通又不容易,讓使用者覺得有了它反而是一種累贅時,這樣的教具就註定要遭到摒棄,而被塵封於倉庫裡。近幾年來,教育廳曾配發給學校許多教具,這些教具大都是方便而有效的好教具,因此很受學校的歡迎。可是其中卻有一種“位值算盤”自從配發以來就很少有人動用過。由於它的數量相當多(註一),應該是經專家認定為值得推廣的優良教具才對,然而為什麼它會被如此冷落呢?其中的因由何在?為了探究它失寵的道理,於是我們開始進行這項研究。

週期與非週期函數四則運算有否封閉性

颶風來嚕-對角線與方格圖之關係探討與推廣

在數學思考這本書中,提到一個關於矩形對角線的問題:「方格紙上畫一個三格乘五格的長方形,並且連起一條對角線,有多少方格和對角線接觸﹖」本篇研究除了將邊長為正整數之矩形的情形一般化外,同時也將結論推廣至邊長為實數之矩形,更近一步地將對角線推廣至有寬度的「線」,並導出有系統且漂亮的規則與一般式。除此之外,我們更利用將立體空間問題轉換成平面模式的方式,將二維的情形推廣到三維空間之情形,並且由對角直線延伸出任意曲線的解題原理。

高者多勞

我們用簡潔的方法、巧妙借用益智遊戲的規則,解決一道月刊數學題目的一般化情形,得到豐富的成果。 「有9位足球隊員,身高兩兩不同,排成 3×3 的隊形,命橫列最高的2人舉手、縱行最高的2人舉手,兩次都有舉手的人去收拾場地。」 本作品探討上述題目隊形的一般化:隊員們分別排成任意長方形和長方體,得到下列結論: 一、將身高由低到高編號為:1、2、3、…,得到「必定收場地」的人之編號與「必不用收場地」的人之編號; 二、承一,若編號x不在必收或必不收之中,則可排出使x號學生收場地或不收場地的隊形; 三、收場地人數的最大值與最小值; 四、若人數p介於收場地人數最大值與最小值之間,均可排出恰為p人收場地的隊形。

變相漲價?

六十六年十二月二十六日有一份報紙刊出了一篇專訪,論及自來水廠隔月抄表計費是否變相漲價的問題,而且舉出了兩個對住戶及水廠各有利弊的例子。計算水費電費在國一時便已學過,我們就想研究看看,到底在何種情況下對住戶有利,是否有公式可以立刻算出隔月抄表計費與按月抄表計費之差額。

極限應用

極限在近代數學中無異扮演者極重要的角色。但是在高中數學介紹了極限之後,我們卻很少找到實際去應用的例子。有很多例子本可用極限的概念作一典型的描述,但是數學課本一直避而不談;我們看整個課程,除了切線、導數一部分採用極限的作法,極少數是以極限為立論的根據。並且在一般學生的概念中,對於極限的定義都似懂非懂,原因是在於其抽象的證明。今天我們希望能藉此件作品來引起大家對於這個部分的重視,我們盡量少用證明,而多用實際運算來作這一些題目。我們只要先把握住一一一個(數列(點列)若收斂,則極限唯一)一一的觀念就可以做好下面的問題。

九宮八卦

從一份「發現」科學月刊中,一位宋朝數學家丁東易<大衍索隱>三卷中的下卷「九宮八卦綜成七十二數河洛書圖」,簡稱「九宮八卦圖」。依其規則創造、分析,探索出許多有趣的數學內涵及新奇發現,而瞭解到雖然外表看似神秘莫測,且距今兩千多年的【丁東易九宮八卦】,藉著數學的這把利刃,我們從中探究其內涵。創造出屬於自己的「九宮八卦圖」。