全國中小學科展

第三名

圓內接多邊形西姆松線的延伸思考

本研究是將三角形的西姆松線推廣至圓內接N邊形的西姆松線,已知三角形的西姆松線有孟氏定理,利用數學歸納法可證得圓內接N邊形的西姆松線也有孟氏定理;若只考慮外接圓上的一點P對圓內接N邊形各邊所在直線作垂足,則各邊截線段比值的連乘積也會等於1;已知三角形外接圓上兩點𝐏、𝐏′的西姆松線之夾角,會等於𝐏、𝐏′兩點所對的圓周角。利用四點共圓、兩層西姆松線的關係可證得:圓內接N邊形圓上兩點𝐏、𝐏′的西姆松線之夾角,會等於𝐏、𝐏′兩點所對的圓周角的(N-2)倍;已知若兩個三角形的外接圓相同,則外接圓上一點𝐏對應兩者的西姆松線之夾角為定值,跟𝐏的位置無關。利用四點共圓、兩層西姆松線的關係可證得:兩個N邊形的外接圓相同時也成立。

范氏起電機驅動之靜電風車運動模型探討

本作品係 利用范氏起電機產生靜電,並以電壓驅動標準靜電風車及自製鋁質靜電風車模型。其中標準靜電風車為范氏起電機附帶之零件,而自製靜電風車可改變包含尖端角度,風車半徑與阻力係數。以電鑽增加轉速改變范氏起電機輸出電壓。在各項實驗中分別測量包含電壓,離子風穩定性與轉動角速度。透過參考資料與實驗建立風車系統轉動時的統御方程式。結論包含推力與電壓呈正相關並在尖端角度介於30-45度間有最大推力,半徑影響特徵時間與終端角速度,阻力係數影響轉動方程,使系統分為指數飽和與雙曲正切飽和。最後探討其對空氣中微粒清潔之實際應用。

結合LSH及知識圖譜改善RAG

本研究透過結合局部敏感雜湊(Locality-Sensitive Hashing, LSH)與知識圖譜(Knowledge Graph, KG)以改善檢索增強生成技術(Retrieval-Augmented Generation, RAG)在檢索的時候難以在精確度與效率之間取得平衡的問題。透過使用LSH 將資料分桶,接著利用知識圖譜進一步篩選資料,以提高檢索的精確度與效率。 實驗結果顯示,結合知識圖譜與LSH後的系統,在精確度(precision)上可達到91%,相較於VectorRAG 的84%提升約8.33%,與GraphRAG的96%則僅有5.21%的差距。此外,本系統在檢索時間上較GraphRAG降低了95.38%。由此可以證實,透過結合LSH及知識圖譜能在保持高精確度的同時,顯著提高檢索效率。

拍音型駐波與雙聲源肯特管的印證

兩振幅相同,頻率非常接近的聲波,反方向進行干涉,所形成具有駐波與拍音雙重特性的合成波。我們稱之為「拍音型駐波」。我們使用三角函數的和差化積分析其數學性質,預測其行為,並使用程式模擬合成波波型。 為了觀察聲波,先進行普通肯特管的研究,對照文獻,了解保麗龍球的行為。最後擴充為雙聲源肯特管,使用MATLAB撰寫雙聲道聲波程式,準確控制2個聲源的音量、頻率與相位,頻率差可以達到0.01Hz,成功驗證拍音型駐波的性質,並發現其可在介質中有效推動粒子,具有潛在的工程學應用價值。

環遊世界三六形

大部分的作品都是在研究五方連塊和它的特性,本研究特別以三角多連塊以及六邊多連塊為出發點來探討。一開始,我們針對連塊可以擴充的數量來分析,隨著圖形擴充,發現連塊數量、連接邊、V字角會影響總擴充數。接著,蒐集三角多連塊、六邊多連塊,研究它們的周長、角的數量、內角和等幾何性質,隨著圖形發展,發現平角、周角的數量會影響幾何性質的表現。 最後在n階三角形、n階六邊形中,拿走最少個數並找出規律拿法,讓指定三角多連塊、六邊多連塊無法放入n階圖形內。未來,我們希望在更多指定多連塊下,找出各種規律拿法,讓n階圖形呈現更多規律之美。

方圓之間—魔錶3探秘

本研究找出魯比克鐘最少步數解法,發現立柱影響連動範圍、鐘面組合數和同步轉解法: 一、立柱具有唯一性:用於考慮鐘面重疊範圍時,2<=n<=8用鐘面集合的交、差集計算;以阿達瑪矩陣積得到全部鐘面連動範圍。 二、對稱性是決定影響唯一圖的關鍵,考慮「雙重對稱」特性,得到5種唯一立柱組合。 三、組合數與起始狀態數:無對稱軸時,鐘面有n個的組合,組合數為4n個,起始狀態數有4n-1。有1個對稱軸,對稱軸上有a個鐘,共有n個鐘的鐘面組合,組合數為(4n+2n+a)/2個,起始狀態數有(4n+2n+a)/2-1個。 四、鐘面同步轉在考慮立柱唯一性與鐘面對稱性,彼此獨立的鐘面僅有14個,同一指向0的最少步數一定是7步。

麵麵俱到-不同原料取代比例降低熱量之口感探討

全球以麵條為經常主食的人口超過20億,此次研究將利用原料的分析、製作的標準化、以及器材的設計與測量,找出最佳比例,目的是製作出降低熱量又健康的麵條! 自製【延展性測試機】測量自製麵條的彈性與軟爛程度,從嚼勁的口感,自製【咀嚼度測試機】,模擬門牙切斷麵條的方式搭配電子紀錄測量麵條的咀嚼度,從原料分析熱量以及營養元素,綜合以上判斷找出最佳比例! 最佳比例麵條板豆腐50%、黃豆粉20%、麵粉30%結合【麵條感官評測】,綜合評比後高達96 %民眾願意嘗試,獲得民眾青睞! 實驗歸納,最佳比例麵條,吃下相同重量可以減少熱量34.6 %、蛋白質增加82%、膳食纖維增加92 %,且【冷藏最佳品質可保持7天】,我們的麵條低熱量又不造成負擔!

『壩』氣『石』足~探討影響調整型鋼管壩儲砂空間之研究

台灣發生「土石流」頻繁,所以興建防砂壩已經是常態,然而,大量的泥砂使得防砂壩儲砂空間飽和,降低攔阻效能。因此,本研究的目的,希望找出影響調整型鋼管壩儲砂空間的因素並提出調整模式,以因應 台灣多變的氣候環境。經研究結論如下:一、壩後淤滿時,透過反覆調整鋼管壩開口,可以增加儲砂空間率,壩體的再攔阻率也會提升14.2%;二、建議枯水期調整橫桿或縱材,利用豐水期增加壩後的儲砂空間;三、壩後巨礫+粗礫逐漸提高,不利於增加儲砂空間率;四、壩後淤滿有漂流木,會造成儲砂空間率大幅降低;五、我們提出調階段性調整鋼管壩,第(一)、拆除中央橫桿、第(二)、拆除縱材、第(三)、拆除加深模式,可以增加儲砂空間並減緩土石流的衝擊。 >

頻率與微電流對小球藻生植力的影響

本研究使用磁場和微電流的刺激,分析不同頻率、特定頻率和不同電流強度的微電流對小球藻生長的影響。研究結果發現: 一、特定頻率微電流(7.8Hz、49Hz、528Hz)比無頻率(0Hz)微電流更具促進效果。 二、無意義頻率微電流(100Hz、200Hz、400Hz、800Hz、999.9Hz)對小球藻的影響可能因培養條件和電流強度而有不同的表現。 三、使用較大培養瓶需要較高電流強度,但太高的電流強度(1600μA和3200μA)反而抑制小球藻生長,顯示電流強度不是越大越好! 本次研究觀察到特殊頻率和微電流對小球藻生長的促進效果,為綠色科技應用提供了新的可能性。未來可繼續探討不同頻率對不同藻種生長的影響,並朝向更大規模培育,以及太陽能微電流頻率產生器的應用設計繼續前進。

分角曲線之探討

本研究探討給定平面任意三點A,B,O,滿足∠OPB=∠APO的點P軌跡為何?有什麼性質?我們主要運用複數解析求出曲線方程式,再運用其對觀察到的曲線性質進行證明,我們亦在作品中給出一些幾何解釋。之後我們更進一步更改兩角度之間的關係(如成倍數關係、差為定值等),得到了豐碩的成果。最終還發現此軌跡與其他曲線間的關聯,並說明了背後的幾何本質。