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數學科

藉線性插值法求作內接等邊多邊形

數學課老師談到等腰梯形的性質時,老師說等腰梯形四邊中點所連成的四邊形必為菱形,如圖(1) ,菱形四邊等長,觀察原等腰梯形,其四邊不全等長,而連接四邊中點後,卻輕易的找到一個等邊四邊形,且看起來此等邊四邊形是所有內接等邊四邊形中面積最小的,那對不規則的四邊形要如何作出內接等邊四邊形呢?其他多邊形又如何?這引起我極大的興趣,於是我開始著手研究。

圓舞曲

在△ABC邊上,以一頂點A為圓心任意邊長為半徑畫弧,再以順時針(或逆時針)的方式選定下一個頂點C,以之為圓心CD為半徑畫弧,依此法繼續做圖,直到軌跡交於起始點,此為以下探討之基本作圖。 一、在三角形中,依此作圖法會有: (一) 在第一輪回到起始點:初始以A點為圓心,半徑=1/2(b+c-a)作圖。 (二) 在第二輪回到起始點:初始以A點為圓心,半徑≠1/2(b+c-a)作圖,且中途無超出三角形。可與各邊各交兩點,分別與內心連線,可得三個全等的等腰三角形。 二、任意n邊形有內切圓,則: (一) 若n為偶數,則必能一輪回歸。 (二) 若n為奇數,則有必能一輪或兩輪回歸。 三、任意n邊形之一般條件,則: (一) 若n為偶數,且隔邊邊長和相等則必定一輪回歸。 (二) 若n為奇數,則有必能一輪或兩輪回歸。

迷途知返?-圓內彈性碰撞回歸問題

本研究探討的是圓內彈性碰撞回歸問題,我們規定軌跡只能跑直線,而且限制碰撞是彈性碰撞,這裡所謂的彈性碰撞,指的是入射角等於反射角,在這兩個條件下,我們將針對不同的入射角,探討有沒有可能於出發後,再度回到原來出發點。本研究的內容涵蓋入射角是整數、有限小數、分數、有規律的無限小數以及沒有規律的無限小數。而且經過我們的研究,得到了一些簡易法則,判斷是否能夠再度回到原來出發點,以及在能回到原出發點的情形下的最少碰撞次數。換句話說,只要給我們一個入射角,我們就可告訴你,在圓內彈性碰撞後,能不能再度回到原來的出發點,如果可以再度回到原來的出發點的話,我們可以進一步告訴你,出發後到下一次回到原來的出發點之間,總共碰撞了幾次。

多面體之外接球

研究各多面體在哪些條件下才會有外接球。我們探討出以下三種類型:一、不需要檢驗法的,某些多面體是全部皆有外接球,如:四面體、圓錐、類圓錐(請參考:肆、研究過程中的定義)、圓柱。二、有些是有兩種檢驗法,檢驗它是否有外接球,二種檢驗法,只須取其中一個檢驗即可,因為一個成立,另一個也就成立,只須選擇較易檢驗的即可,此種的有:a-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、a-六面體。三、還有一類是我們目前只找出一種檢驗法的,如:b-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、類圓柱、b-六面體、四角錐。以上的檢驗法,在數學上是屬於充分且必要的,若不滿足任一檢驗法,此多面體即沒有外接球。

神秘的方格規律

我們的研究是試著從最簡單的2×2 方格看起,先探討數字填入方格裡的所有情形,再看方格裡的數字經過一定規則(對任一行或任一列進行同時的更動)變化後的所有情形,找出最少步驟的變化方式,並試著去探討在方格中數字變化相關的奧妙。我們把2×2 方格及3×3方格所有情況列出,發現2×2 方格有16 種變化情形,3×3 方格有512 種變化情形,同時把變化的表格及圖形畫出,找出最少步驟的變化方式,也發現利用奇偶數的性質,可以用來判斷二個方格是否是可以互相轉換的方格。

小倆口的不能

媽媽給我的零用錢都是五十元和十元的銅板;我發現,如果改變銅板上的錢數時,能湊成的價錢似乎有些規則值得討論;因此就在爸爸、媽媽和老師的指導下做了這個研究。

圓柱積木的遊戲設計概念及其解的尋找

本研究從圓柱積木遊戲的「位置數、盤數、洞數、柱高、柱數」數量開始,第一部份反思遊戲的設計概念。在盤數的關係中採用代數的觀點探討;在洞數、柱高與柱數的關係中,根據遊戲規則找出關係式,最後得到給定位置數時,盤數與洞數就能被決定,而柱高僅有有限種選擇,柱數則跟隨著柱高改變。第二部份則尋找位置數為6的圓柱積木可行解:首先利用洞數與盤數的關係列出洞數解,並定義何謂相同解;再利用二元記錄法,畫圖找出所有的空間解(也就是實際可行解),並在附錄中揭錄詳細的排法。透過這些一般性方法,往後我們也能藉此尋找更多洞數的圓柱積木遊戲可行解。

線線危機--矩形截點數之探討

從矩形的左下方出發,探討彈珠經過反彈所形成的截點(直線重複交錯於矩形的格子點)數量。討論不同長、寬的矩形分別走1 格(1,1)、2 格(2,1)及3 格(3,1)的情形,從圖形及表格的歸納整理中,得到可以利用矩形的長、寬計算出截點的數量的公式,簡要敘述如下:一、 長×寬為偶數×奇數時,截點數量=(長?1)×[(寬?1)÷2]。二、 長×寬為奇數×偶數時,截點數量=[(長?1)÷2]×(寬?1)。三、 長×寬為奇數×奇數時,上述兩個公式都可以使用。過程中發現截點數量除了與矩形長、寬有關之外,也與所走格子數之水平移動量及鉛直移動量有關。另外搭配圖形的放大縮小不影響截點數的想法,可以很快的由矩形的長、寬及所走格子數之水平及鉛直移動量計算出截點數。

一個紙牌遊戲的策略問題

A、B兩方以一副牌面數字為1~m的m張牌進行遊戲,每方各持有其中n張牌,其中2n≦m。雙方每次各出一張牌,牌面數字大者獲勝,如此進行n回合的比賽稱為(m,n)-遊戲。若m>2n時,B方就不能根據自己手上的牌確認對手A方的牌,因此每一回合的勝負是隨機的。但若B方能知道A方的出牌邏輯,則B方是否有一個輸得比較少(即贏得比較多)的策略? 本文找出,犧牲多少牌是策略成本最小的? 進一步,我們推廣到:如果B方有K張最好牌(稱為K-優勢模型),應犧牲多少張牌是策略最小的? 而若出現A,B兩方牌面數字只相差1時(稱為和局模型,此時最佳策略也會有所不同: 令χ(m)=Cm-12n+Cm-32n+⋯+Cm+1-2[(m+1)/2]2n -∑j=0m-1 Cjn∙Cjn-1 μ*=min(1≤m≤n-K){m| χ(m)≥0} 則犧牲 n-μ^*張牌是最佳策略。 最後我們得到了n-μ^*的估計如下: √(n lnC)-1/2 ln C

給定一個有n 個頂點的簡單圖 G ,將頂點標號為1,2,…n;考慮任意相鄰的兩頂點標號和中最大值的最小值,稱此極值發生時的標號為圖G 的擁擠標號。在這個研究中,我們得出方格表、m× n × l 長方體、環狀圖、圓柱圖及樹圖的擁擠標號和其極值的通式,並討論相關的問題。