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佳作

偶然中有必然──怎樣才公平?

本研究發現n個人的約瑟夫問題,反覆淘汰留下來的第m個人,m=1〜lcm(n,n-1,……,k) 時,倒數第k個淘汰的編號f(n,m,k) 會循環,其循環節長度是lcm(n,n-1,……,k);又找出 f(n,m,k) 的遞迴公式,再以該公式使用 Excel 推算 n=1〜16,m=1〜lcm(n,n-1,……,2) 時,發現人數不變時,每個編號倒數第 k (k=n〜1) 個淘汰的機會都相同;據此提出並證明「約瑟夫定理」:人數n人,反覆淘汰留下來的第m個人,取 m=1〜lcm(n,n-1,……,2) 時,每個編號倒數第k個淘汰的機會都相同。

助行步態分析與輔行設備改良

科技的主要目的是在改善人類及各種生物之生活。本研究的目的即是建立助行步態的分析,並發展可控式輔行設備,藉著此一智慧化輔具,改善長者或傷患的行動能力,使其不畏於行走,並對其復健、社交生活有所助益。 該可控式輔行設備使用磁流變液煞車器以即時提供最佳阻力,控制輔行設備速度。輔行設備上亦設計有力量感測器、傾角計、轉速計,可以感測使用者的行為,提供適當的信號以隨時調整輔行設備之阻力。研究中對長者步態進行量測與分析,建立各感測值與步態行為之關聯性,並找出關鍵變數來預測步態,依此建立輔行設備的控制邏輯。藉由整合煞車器、感測器與控制邏輯和人機界面,建立可控式輔行設備,大幅提高使用者之安全性與便利性。

火龍升起-探討火龍捲的特性

本實驗分別以50、70、90度三種偏斜角度的12片導流板圍成一圈做為實驗裝置,若導流板偏斜角度、氣流旋轉半徑、燃燒面積越大或是氣流流入速率變快,火焰高度會越高。火苗以下流入的氣流會促使火焰升高,愈低處的幫助愈大,火苗上方流入的則對火焰產生抑制作用。火龍捲的火焰愈高、甲醇蒸發速率愈大,導致甲醇的液體溫度愈低,此結論和科學人的推測完全相反。導流板偏斜 70 度時,甲醇的蒸發燃燒和氧氣的供應組合會使燃燒效率達到最高,使火焰上方燃燒後甲醇蒸氣殘留量最低。對水的加熱結果說明:火龍捲裝置比起對照組,使火焰較穩定、直立,且燃燒較完全,在有開風扇的情況下,也不易被風吹斜,因此能有效加熱,其中尤其是 90 度的表現最好。

底泥出清-阿基米德螺旋汲水器在水庫清淤上的運用

為探討阿基米德螺旋汲水器汲取淤泥的效果,我們設計出四組長為50 公分的螺旋,分別以螺旋內外半徑比、葉片數、裝置傾角、泥水比例和轉速為操縱變因,進行實驗。 實驗結果顯示,螺旋內外半徑比以 1/2 的汲泥效果最佳;葉片數以三葉片螺旋的效能較高;汲水裝置傾角則是傾角愈大汲取量愈少;泥水比例以泥水比為 2:1 的汲取量高於泥水比 1:1 的;轉速以120 rpm的汲取量優於60 rpm,且能突破傾角 40° 無法汲起淤泥的限制。 實驗中亦發現,只要水位高過螺旋前端的第一個腔室,即可順利汲取泥水;以汲泥效果最佳的數據估算,每24小時可汲起8公噸左右的淤泥。若利用本實驗成果進一步研發,有望成為在水庫積淤區域進行抽淤的利器。

教室管理自動化系統之探討

一間教室中,潛藏著許多無形的資源浪費,使得我們的荷包正悄悄的流逝,像教室裡的電燈一次就只能開一整排,相當耗電,又或者是當門窗沒關好時,開冷氣造成不必要的浪費,而且學校各處室的廣播聲響之大聲,常大得讓全校師生及附近的住家非常的困擾,有鑒於此,我們小組討論出利用遠端控制的方式,對教室的各項日常庶務及廣播通知進行管理改善,來節省資源的消耗。

任給n個正整數邊長可形成的三角形數及其由最少至最多數目歷程討論

在本篇文章中我們將討論任給n個正整數邊長可形成的三角形數目,以及由最少至最多數目的例子建構歷程,而討論這個問題也牽涉到在一線上建構不同的圓,利用不同的圓及圓心之間的關係來討論出例子建構歷程,也利用幾何關係證明出一些相關定理。

低氧處理對發芽米GABA含量的影響

本研究探討發芽米在不同的低氧處理方式與條件下,對米內GABA(γ-aminobutyrate acid)含量變化的影響。從茶葉GABA研究的報告中發現,經低氧處理再回氧重複多次能夠提升GABA含量。因此本研究透過帶殼、糙米、去胚糙米的材料,並以低氧與回氧交互處理,找出合適的處理方式與條件。首先,觀察不同發芽米經低氧處理後之GABA含量的變化,發現帶殼米的中GABA含量最高。接著我們以帶殼米為材料,調整低氧與回氧處理之時間點,發現帶殼米經12小時浸水加上回氧2小時再加上12小時浸水為最佳處理方式。最後,我們比較不同材料在真空和浸水處理後GABA含量的變化,並測定GAD酵素的活性變化。結果發現在真空環境下帶殼米GABA的含量最高,且GABA含量隨GAD酵素提升而增加,而隨後去殼會減少20%的GABA。

圈上的波扭:有趣的滾圈圈

滾子(橡皮圈、踏墊圈及彈簧圈)在轉盤內滾動時,會產生滾動、滑動、跳動、滾滑、跳滾等各種運動現象,亦會有下凹、前凸、上凸、後凸、橢圓、擴張波動... 等各種形狀的變化,並伴隨著滾子周長的增加。透過本實驗可驗證滾子的運動模式受到轉盤跟滾子的接觸面性質、轉速等因素的影響,而滾子在轉盤速度產生改變時,會因為摩擦力及重力的影響,產生後退或前進的現象。透過分析錄影檔,可計算出滾子的後退角及臨界轉速,促使滾子後退角產生改變的因素除了轉盤的材質之外,原因尚有其質量與表面狀態的差異。除此之外,我們又延伸出其他不同材質、大小的轉盤及滾子,嘗試各種組合,也因此發現把彈簧作為滾子時,能觀察到明顯的共振駐波...等有趣的現象。

頂圓多邊形之性質研究與探討

本作品藉由研究任意三角形與任意點之頂圓三角形的性質探討,推廣至任意多邊形與任意點之頂圓多邊形的性質探討,及其相鄰兩層圖形頂點連接之夾角與圖形之內角,其邊長比值關係的性質探討;並藉由研究任意多邊形與任意點之頂圓多邊形之形狀,歸納出其形狀區域分布及性質。

森「螺」萬「像」─探討斑蜷習性與其生存環境的關係

斑蜷(Melanoides maculata)為2005年台灣發表的記錄種,在外形上與網蜷(M. tuberculata)非常相似,斑蜷口蓋旁有條黑色弧線,是辨別此兩種螺類最明顯的特徵。斑蜷除了會攝食微藻外,亦須攝食一些其他的有機碎屑,才能維持正常的活動力,因此主要生存在底質為泥沙的天然環境中。斑蜷腹足吸附力不強,體長1.8~2.2cm的斑蜷,最大吸附力約為0.52 gw。斑蜷的外殼並非揹著,而是貼在水域底部,故只有在移動時,腹足才需使力;呈流線形的外型可讓斑蜷在底部移動時,降低水的阻力。斑蜷爬行角度不可超過150°、水流強度不可超過20 cm/s,因此水利工程除須考慮底質組成,亦需考量牆面設計及流速。