全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

數學科

層出不窮-利用無窮等比級數推算正多邊形的等分切割面積

從正多邊形的各種不同的等分切割中,先證明各組切割三角形的全等或相似關係,再研究其切割相似三角形間面積和比例的相關數值。接著推論同組相似三角形的面積總和,並利用無窮等比級數推算特定區域面積的相關公式。最後再利用各種等分數去推導等分數與特定切割三角形的面積和比例關係。

定周長包含定點所圍三角形最大面積之理論研究

坊間的一些數學書籍中皆曾提及「定周長」問題的敘述,引起我們對該問題的注意與興趣,因此想嘗試將條件予以限制,增加包含定點的規定,於是我們便開始著手研究第一主題。

一筆畫、分組-一點都不少

因為千元大鈔的誘惑以及班上象棋比賽的關係,我們開始研究點和點之間的關係,並把研究結果應用在日常生活之中。我們發現了將點一筆畫走完的方法,也知道了如何分組才能每個人都互相比賽到,而且這兩者之間有緊密的關係。最後,我們試著找出跳棋比賽的分組賽程,利用點一筆畫的發現,我們找到了比較有效率的辦法。

平面與立體鑲嵌之研究

一、平面鑲嵌的定義: (一)每個頂點都是由同樣的正多邊形的頂點聚合而成的。 (二)各個多邊形均以邊相鄰,且不重疊。 (三)所拼成的圖形,沒有空隙且可以無限的延伸。 二、我們發現要形成平面鑲嵌,在於每個頂點周圍的多邊形,是否可以緊密的拼合,即內角和是否等於360°。 三、由於內角和等於360°,可推得: ,n1,n2,......,nk 表多邊形的邊數。 四、討論上述方程式的值,進而討論n1,n1,K,nk之可能的數值。 五、將平面鑲嵌的定義推廣,可得立體鑲嵌的定義: (一)每個頂點都是由同樣的多面體的頂點聚合而成的。 (二)各個多面體均以面相鄰,且不重疊。 (三)所拼成的圖形,沒有空隙且可以無限的延伸。 六、同理,要形成立體鑲嵌,則圍繞一頂點的多面體的立體角,要能緊密的拼合。 七、多面體的立體角ζ ,定義為該角在單位球上佔的面積,即為: 八、因此圍繞一頂點的多面體的立體角ζ ,要等於4π 。 九、最後,我們用電腦程式求解立體鑲嵌。

延伸正多邊形的一邊一筆畫出各種圖形

從word2003的圖示中,我們看做畫圖時每次將四邊形其中一邊延長,其他邊的長度不變,然後畫出四個邊。按照這樣的方法可以畫出許多圖形。我們將每一邊編號後,發現各種圖形的延伸方向和代號有關。因為有一些結論可以從圖形的延伸方向來看。 接著,我們將研究重點放在起點和終點都在同一個位置的封閉圖形。因為這些封閉圖形的代號組合會形成環狀排列。 從環狀排列發現到一些結論:一組環狀排列只有一種圖形,圖形不同,代號不同。畫圖次數有幾組環狀排列,用不盡相異物環狀排列來算。哪些畫圖次數會有環狀排列組合,可用邊數的最小及次小質因數來算。鏡像圖形代號可以算出來。 最後,我們利用發現到的結論來做應用,畫出更複雜的圖形。

完美k分割

本研究主要由一數學競賽問題來進行推廣。我們證明了完美全分割共有5種、完美二分割共有24種、完美三分割共有9種,而完美k分割在K>3時將不存在。我們也進一步將各種圖形繪出,並與相關立體圖形進行比較探討。

袋我進入折折稱奇的世界

日常生活使用的紙袋看似平凡,大家都不會去在意。無意間,看到教室角落裡有一箱的紙袋,產生我們的好奇:奇怪!一張紙怎麼可以折出大大小小不同的紙袋呢?於是帶我們進入紙袋的探索世界。 從市面上的紙袋中,我們可以分類找出影響紙袋大小的因素,取決於紙袋黏貼處的大小、寬的大小,以及底部的腰長大小,這些因素都足以影響紙袋的體積、各面面積、表面積與形狀,而且不是任何比例的紙張都可以折成正方體。 同時也透過逼近法與遞減法求算,來觀察體積、面積、表面積的變化,發現到底面正方形紙袋的體積都不是最大,而且在遞減法中,發現各組面積差的差跟我們選擇遞減的數是有平方的關係。其中體積最大是第29組,長寬比為70:18的紙張,表面積最大是第41組,也在我們製作的長、寬、高立體模型中,觀察到各組最大體積長、寬、高變化的兩兩關係,呈現出一定規律的曲線,且三者的關係呈現出奇特的分佈。 透過我們的研究發現,市售鋁箔飲料包裝的體積都不是該包裝的最大體積,沒想到日常生活中隨處可見的紙袋,竟讓我們誤闖入這折折稱奇的紙袋世界。

約分的好幫手

希望找出最快的約分方式,所以先找出兩數相除後所得到的餘數,發現餘數和兩數的最大公因數有很大的相關性,餘數的因數中包含了最大公因數,同時餘數還可代表兩數中的大數再和小數繼續求取餘數,或找最大公因數,得到的餘數可以簡化求最大公因數的過程。同時和輾轉相除法比較,可更快找出最大公因數,或者更快判斷出兩數是否互質。並且在求取多個複雜的數字的最大公因數時,也可快速的簡化,而不需要兩兩以輾轉相除法求之。此種求餘數法是在約分時的最佳幫手。

分身有數─數列排序對「和」的貢獻值探討

本研究源自建中100學年度科學班甄選數學科題目,原題只求「和」,本遊戲加入了「÷」和「餘數」,使解題過程多些難度與驚奇。 我們發現數列元素依排序對和的貢獻值呈對稱性,兩旁的貢獻值最小,中間的貢獻值最大,且數列中的各元素對和的貢獻值與巴斯卡三角形出現奇妙的巧合。 「路徑分析」證實了數列各元素對和的貢獻值[ar]=C_(r-1)^(n-1)是正確而非巧合,同時也提供變形數列(ㄇ型、環型與面型數列)簡易而快速地計算貢獻值的方法。 解開了數列排序對和的貢獻值通式,同時也解開了「分身有數」遊戲的奧秘,原來當「n-1」為質數時,除了首項與末項外,其餘元素對和的貢獻值都是該質數的倍數。

手環遊戲

本研究探討利用截最少顏色段數來組合最多連續整數1、2、3…k-1、k 顆珠子的手環,不\r 同顏色段的珠數可以是1 個、2 個、3 個…,將相鄰顏色的珠子單一、兩兩或三三以上互相組\r 合在一起,組合出最長且最多種不同長度的鍊子。我們發現有趣之處,當手鍊上有N 種顏色段,\r 最多可產生1+N×(N-1)種串珠的組合,手鍊總珠數為1+N×(N-1)個。而且我們參考並修改\r 相關歷屆作品的研究方法,找出比較快速且可篩選過濾重複組合的方式------利用abcde…\r 找出段數所代表的數字,再以數字的排列組合找出相關的隱藏組合,最後利用Excle 程式檢驗。\r 當段數愈多,間隔的組合就愈繁多,從這些繁多的組合中,我們找出1 段~6 段(也就是總珠子\r 數1 顆~31 顆)的最佳解。