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數學科

「青蛙」「塔」移位遊戲

我們在昌爸數學工作坊玩數學遊戲時,接觸蛙跳和河內塔時,大家都喜歡這兩種遊戲,所以就想要結合這兩套遊戲規則合併,創出「青蛙」「塔」這個遊戲。研究中發現,青蛙數、荷葉數與總步數三者之間具有一定的規律:設N為荷葉數,Y為青蛙移動的最少步數:當兩邊青蛙數各為1時,Y=2x(N-1)-1;當兩邊青蛙數各為2,N>=4時,N=偶數時, Y=9+4x〔(N-2)/ 2-1〕、N=奇數時,最少步數為Y=10+4x〔(N-3)/ 2-1〕;青蛙編號最大的最少步數:N為奇數時,青蛙編號最大的最少步數:(N-3)/ 2+1、N為雙數時,青蛙編號最大的最少步數:(N-2)/ 2+1。以及減少步數的方法:隔位跳躍、棋子的移動位置、鋪路、寄青蛙、青蛙編號最大顆的跳法。

如何在三角形內找一個含給定角且具有最小面積的內接三角形?

過去曾碰到「正方形的內接正三角形」這樣的問題,基於好奇心,便對三角形之內接三角形產生濃厚的興趣,於是開始著手研究。我們的目的是在任意三角形的一邊上取一點,由這點出發,做出此三角形的內接三角形,並求出所有同類型的相似內接三角形之最小面積。

從一個投射出的拋物線圖形談起

從直角△斜邊上的各等分點,對直角頂依序做1倍、2倍…等的長度投射,得一連串投射點,觀察投射點形成的軌跡,文中發現若投射倍率成等差時,投射出的各點軌跡必成拋物線,且發現投射倍率組合做縮放平移時,能保持投射圖形為拋物線。接著將相等的四段改成不一定相等的四段(N=4),使投射組合的長度L≥4,從L=4到L=16做個全面性的觀察,得到的不只拋物線,還有很多不同圖形如雙曲線、橢圓、平行線、交叉直線和一點一線等,但沒發現圓,作者利用代數計算投射和幾何作圖投射畫出圓形。並利用找圓的概念,將N>4時的分段組合和投射倍率組合在指定的△中呈現出來。最後藉著改變投射倍率組合成級數狀,竟能將本文中涉及的所有投射圖形(N≥4)都轉成拋物線。

同時平分三角形、四邊形的周長與面積之研究

平分多邊形的的面積是常見的研究題材,要平分周長也容易,但要同時平分兩者,就須思考與探討了。本件作品的研究方向以計算證明著手,分別列出平分面積、周長的方程式,再利用一元二次方程式求聯立方程式的解。並從判別式與解的範圍,來探討可做出幾條平分線,並利用餘弦定理求平分線的最小值。由此可得知平分線的位置與最小周長的值。

戶口普查

六十九年十二月二十八日,零時到六時,為全國戶口普查標準時刻。我們全家都在家裹等候普查員的普查。我們覺得很新鮮,好玩!為什麼要動員那麼多的老師、警察伯伯和其他工作人員,來做這件事呢?我們老師累病了,還是抱病預查,為什麼呢?我問老師,她回答我說:「戶口普查是一種國力調查,可以明瞭人口質量、經濟狀況和居住分配的情形,以應人力運用、居住改善及各項建設規劃之需要。」我看到電視、報紙、廣播也談這件事。但是,我還是似懂非懂,到底人口質量是什麼呢?它和國力有什麼麼關係呢?於是我和同學建議老師說:「我們班也做一次戶口普查好嗎?」老師笑著說:「 很好!很好!」

族群互動的數學探討

看到「數學的神祕與奇趣」一書中對人口成長曲線的証明。而萌發了「何不把這樣的方法推廣到食物鏈,甚至食物網中各動物族群上」的念頭。

神奇三角形世界

有次在上課的時候上到了三角形,回家後我們就開始想, △ 有一個三角形,有五個三角形,有十三個三角形,但是層數越多就越不好算,因此我們想找出簡便的方法。

毛毛蟲爬眼鏡-移位遊戲變形玩法

移位遊戲是相當熱門的科展主題,不論是調整棋子的數量、變化棋子的顏色、或是改變棋盤的樣式,都能讓研究者有不同的發現。在這次的研究中,我們嘗試自己設計棋盤樣式,並應用原有直線移位遊戲的策略來解決我們所遇到的問題,在遊戲的操作過程中,整理歸納我們所設計出的眼鏡棋的規律,這對我們來說,是很有意義的經驗,也讓我們很希望有機會將我們的研究成果介紹給大家。

三國鼎立

五年級時,我看到三姊在畫幾何圖形,我問她在做什麼?她說:「我在把各種圖形分成若干等分。」我那時覺得三姊很棒,我也想學學她。所以我利用這次參加科展的機會,與同學一起研究如何把各種圖形分成三等分。

圓錐曲線內接三角形的定點與包絡線

本文主要在探索圓錐曲線上,以某點A為固定頂點的內接三角形,所具有的特殊性質。當A點的兩夾邊斜率相乘為固定數時,我們用了一個較為簡潔的方法證明之前文獻已有的結論:『A點的對應邊必通過一定點。』另外,本文證明出點的兩夾邊斜率相加為固定數時,若為圓、橢圓與雙曲線,A點的對應邊必通過一定點;但在拋物線的情況下,點的對應邊則會產生一系列的平行直線。本文也針對一些相乘或相加的特殊固定值作了詳細的分析。此外,若角A為固定角度的情形下,我們也利用了GeoGebra繪出其包絡線的圖形。