數學科

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。

我們證明了，四面體的四個面上的四個九點圓共球面的充要條件是此四面體為「對直四面體」。此球面我們稱為對直四面體的「24 點球面」。並發現在對直四面體的條件下，九點圓的一些相關性質亦可以類推至三維空間。我們也試著將此結果推廣到其他的多面體上。

本研究係觀察球在樓梯間滾動的方式，尋求丟球的一般式。並利用「下樓梯的第一步」，解釋丟球具有「費式數列」的現象。筆者，並利用「下樓梯的第一步」及表格分析探討「費式數列」，並對於「費式數列奇偶性」提出分析。

本研究在探討n×n正方形網格邊上網點構成正方形所生成的相似合法直角三角形數量之最大值及計數方法，藉由觀察、尋找關係與樣式、猜測、檢驗與論證的探究過程，發現透過插旗法、相似三角形的性質、正方形網格的奇偶性及網點構成正方形邊長長度的最大公因數，可發展出n×n正方形網格邊上網點構成正方形所生成的相似合法直角三角形數量最大值之計數方法，並發展出計數公式如下： 一、當n為偶數(2k)，其計數公式分為三類： 1.2×2、4×4和6×6 (2k×2k，k=1，2，3時)：[(k+1)×(k+1)-(k+1)]×4+k×4。 2.8×8以上(2k×2k，且k為偶數)：{[(k-1)+1]×[(k+1)+1]-2}×4+(k-1)×4。 3.8×8以上(2k×2k，且k為奇數)：{[(k-1)+1]×[(k+1)+1]-3}×4+(k-1)×4。 二、當n為奇數(2k+1)，其計數公式為：{(k+1)×[(k+1)+1]-2}×4+k×4。

本研究屬於整數分組的問題，我們所找到的相關文獻有「第49屆全國科展國中組－誰最數配」以及「第44屆全國科展高中組－談整數分組問題」，研究內容都是以次方來分別討論1k,2k,3k …，Nk的分組方式。而我們的研究則是把重心放在如何能找出同時滿足k =1,2,…,n的平分兩組的方式，我們稱為n階完美平分。所謂連續整數的n階完美平分是指『將連續整數分成2組，並且滿足①2組數量相等②2組數字的k次方的總和相等，其中k = 1,2,…,n』。研究過程中，我們透過矩陣來紀錄分組的歷程後完成了底下的結果 1. 找出了連續N個整數的1階完美平分的方法與相關的限制。 2. 找出了連續N個整數的2階完美平分的方法與相關的限制。 3. 找出了連續N個整數的3階完美平分的方法與相關的限制。 4. 找出了連續(2n × k)個整數的n階完美平分；其中n ≧4 ; k ≧ 2。

數學之中，常有一些數組有著特殊的性質，等冪和數組便是其一，至今仍是尚未完全解決的問題。而這次我們的研究對象，卻非一般的等冪和數組，而是一種奇中之奇，有著更微妙特性的數組，恍如不死之身，無論層層剝削，仍為等冪和數組的一員。為何他有著不同凡響的身世？和對稱究竟有什麼關聯？又有著什麼更耐人尋味的特質？值得加以探討。

我們的問題是：給一任意四邊形ABCD，要在BC 上找出一點P 使得∠ PAB＝ ∠ PDC，而我們證明可用尺規作圖找出此點P。從此題目我們延伸出其他子題：（i）將在平面上滿足∠ PAB＝ ∠ PDC 的所有P 點找出來，並且探討出於此條件下之P 點軌跡為一雙曲線。（ii）將在平面之上使得∠ PAB＝k ∠ PDC（k＝2，3，4，…）的P 點找出來，我們亦研究出此圖形以極坐標表示之方程式。然而，於此時我們改以方向角重新探討原先的問題。原來二角以AB 和CD 作為始邊，此二角∠ PAB， ∠ PDC 為「反向」。我們改以「同向」作為探討之目標，亦找出P 點的尺規作圖方法與軌跡方程式。

所謂的阻隔點是指將圖上的點標記，而該標記可使其他點無法與之連線。我們將研究『在圖A中欲使其子圖B不存在所需的最少阻隔點數。』其中討論的圖A、圖B為完全圖Km、完全二分圖Kmn、圈圖Cm、路徑圖Pm 及其組合。 一、推導出『在圖Km、圖Cm、圖Pm、圖Kmn中使圖Kx、圖Cx、圖Px、圖Kxy 不存在』這十六種組合所需最少阻隔點數的一般式。二、『在圖Km*Pq中使圖Cx不存在』中發現，當x-m>2時，圖Km*Pq中的阻隔點數需逐層討論。當x-m≦2時，圖Km*Pq中最少阻隔點數的擺法為『使每層Km的點數小於x且任相鄰兩不同層Km上的點間最多存在一連通路徑』。 三、『在圖Kmn*Pq中使圖Cx不存在』中發現，欲使阻隔點總數最少，需將阻隔點放在Kmn的短邊且隨著n與x值不同，阻隔點的擺法有其規則。四、『在圖Pm*Pq中使圖Cx不存在』中，x=4時，可以分割方式得到阻隔點的擺法。在x=6時，改以固定q值討論橫線上的連通路徑方式討論阻隔點數。

本研究探討「小高斯速算」的推廣。主要往三個方面發展：(1)自然數一到七次方的和。(2)三角形數列的變形。(3)自然數兩兩連乘積數列、三連乘積數列等的總和。研究過程當中，主要利用三種方法求解：(1)條條矩矩法：用不同的矩形、不同的排列方法表示各數列，再運用直行或橫列觀察，便可將原式變形。這是我們研究出的方法，以下稱為「條條矩矩法」。(2)三角形法：先將數列排成一個三角形，再將其往不同的方向旋轉，得三個三角形，再將這三個三角形中每個相對應位置上的數字加起來。這些數值會相等。把這些數加起來後除以3，即得原式的總和。(3)數型關係法：運用數的拆解將式子變成較易運算的形式。藉由這三種想法，將高次的級數變成較低次的級數，得到本研究的答案。其中「條條矩矩法」可作為一般計算級數，或是找規律的工具。

兩點間的線段有一中點，三角形有一重心，那麼，多邊型是否也有一個類似三角形重心的心呢？這個觀念存在我心裹很久了，直到這個寒假，我才真正的找到了它，了解了它。