三等獎

Exclusion zone water現象係指在水溶液中膠體粒子等大型溶質無法靠近多種親水性表面，形成數十到數百微米厚的「空乏區」，簡稱為EZ。目前提出的理論認為此處形成了特殊結構水，然而我們的實驗使用磁珠卻可穿入EZ區，發現不符原理論預測。因此我們提出EZ是由擴散滲流 (diffusiosmosis) 與擴散泳 (diffusiophoresis) 綜合造成的想法來解釋。我們設計了一些實驗，觀測溶液中EZ大小變化、膠體粒子流場與離子濃度梯度等，皆符合預期並成功證實我們的想法。應用此研究結果，可發展新的溶質過濾萃取方式，或利用離子交換產生的流場作為新的發電方式。

The purpose of this project are 1)To study the relationship between global warming and acid rain with chemical model and mathematics model from temperature changing and pH of carbonic acid. 2) To create a pH measurement tool of carbonic acid in gaseous state.3) To study the impact of human activities in Loei province that affect to the relationship between global warming and acid rain. The procedures are 1)Do an experiment for studying the relationship between temperature changing and pH of carbonic acid. 2) Proof the mathematics model by using the result of experiment, the chemical reaction equation of carbonic acid solution. 3)Create a pH measurement tool of Carbonic acid by using Arduino and sensor with new formula in the computer program. 4) Using a pH measurement tool of Carbonic acid for studying impact of human activities in Loei province including industrial area, agricultural area, tourism area and forest area. The result of the mathematical model of the relationship between temperature changing and pH of carbonic acid is in form of Cubic equation in Equilibrium state and STP state. (Standard condition for Temperature and Pressure) So, we found that in this state has pH of carbonic acid is about 5.644. When the temperature rises up the effect of rainfall has a lower pH of carbonic acid solution. We also proof the new formula that create a pH measurement tool of Carbonic acid in gaseous state. The impact of human activities in Loei province found that the areas most affected by acid rain are the industrial areas, agricultural areas, tourism areas and forest areas respectively. In conclusion, when the temperature rises, it will dissolve acid solutions in the water on the earth. The loss of [H+] made the pH increases and the greenhouse gases become more atmospheric. These gases are more likely to react with atmospheric vapor. When these vapor form a cloud and condensation falls as rain, the rainfall has a lower pH, that is, global warming can result in the phenomenon of acid rain is greater.

本研究源自三角形的重心及其外接圓所構作的線段比值的古老幾何性質，我們不但推廣原命題，還創造新命題：給定△ABC與其外接錐線Γ，令直線AG, BG, CG分別交Γ 於 A', B', C' 點，再取任意k值，探討P點集合的性質。 Γ3, k={P|AA'/PA' + BB'/PB' +CC'/PC'=k} (1)Γ3,k為二次曲線系，其橢圓、拋物線、雙曲線之形態不因k值而改變，而是被外接錐線Γ所決定。 (2)發現△ABC重心 G、Γ中心O、Γ3,k 中心O3,k 的共線性及比例常數。 (3)完整劃分 Γ3,k的非退化與退化型態，並發現只有Γ3,k 為橢圓時，k 值有跳躍現象。 (4) 發現錐線Γ上取相異六點而生成兩個錐線Γ3,k、Π3,k重合的充分條件。 最後，我們以「錐線 Γ 上取一點、兩點到多點」的線性組合手法，推廣多邊形與其外接錐線的生成錐線Γn,k之性質。

對於排列組合數學中避免特定序列的方法，是一個已經提出很久的問題，而對於長度為n，避免同一物連續出現兩次的方法，俄國學者Tanya Khovanova [1]提出一遞迴式。既然知道避免同一物連續出現兩次的方法數，那避免同一物連續出現m次的方法為何呢? 在去年的臺灣國際科展「從Avoid數列到類巴斯卡三角形」我令其方法數為A，計算其遞迴關係，並寫成以B為係數的多項式，計算B的遞迴關係。 為了計算B的一般式，今年我的研究過程： 1. 今年不同於去年的臺灣國際科展，重新以較直接且簡單的排列組合證明避免同一物連續出現m次數的方法數A之遞迴式 2. 同1.，重新以排列組合證明B的遞迴式，並找出選取個數小於m時之一般式 3. 以生成函數計算B及A，並計算B的一般式 4. 發現B的大小隨著選取個數接近常態分佈

Pests can ruin every healthy tree’s crop within 10-15 days. This huge loss can only be detected at harvest season. If the pests have already got inside the fruits or the fruits had fallen down prior to the time of harvest. If pest-control is unconscious, 50-75% loss may occur. In Szabolcs-Szatmár-Bereg county the most common fruit production is apple. Codling moth can cause significant damage to the crops. Codling moths damage the apple directly and they are expected during the whole year. If there are signs of any nuisance we are not able to protect the crops anymore, because in this case they protect themselves from chemicals. The most important part of protection against pests is prevention. Protection can be successful thanks to insects killers and expert’s prognosis. Pheromone traps developed against wrong-doers are very practical. They are easy to use, but the problem is that the manufacturer has to check these traps repeatedly to find out about the infection, and when one has to spray the trees with the right chemicals.

瓜科植物的卷鬚分為基部與末端螺旋，兩者方向相反，中間以逆向纏繞區相連。基部螺旋的螺距與螺寬較大，是一種較大型的彈簧。由形態數據推導出彈簧指數C，結果為基部螺旋的C值較大，受力作用後形變量較大。利用虎克定律探討彈簧常數K，結果為末端螺旋K值較大，是一種剛硬度較大的彈簧。將卷鬚切片染色後發現，膠質纖維(G-fiber)細胞與厚角細胞分布於螺旋內側面，在迴旋盤捲時逐漸生成。由於『纖維帶不對稱木質化程度』與『螺旋不對稱柔硬組織分佈』，造成莖兩側不對稱收縮力作用，讓彈簧狀的卷鬚形成。而基部與末端螺旋有不同彈簧性質的原因，是因為兩段螺旋的『膠質纖維不同含量』及『纖維帶木質化程度』不同，造成卷鬚內部彈性與收縮力的差異所致。

本專題利用行星輪系具高減速比之優點，並運用一種具十字滑塊的特殊傳動機構，設計一個不同於傳統齒輪箱式的減速機。本設計的行星齒輪可在環齒輪中做內擺運動，所以亦稱為內擺運動減速機。由專題的製作過程中，我們發現只要可以做內擺運動的二個運動對偶(Pairs)，都可以達到減速機的效果。所以，本專題中又設計一個擺線轉子及針狀定子的減速機，不同於使用齒輪來做為轉子及定子的方式，來驗證內擺運動減速機的理論。本擺線轉子設計概念的最大優點除了具備齒輪機構的高傳動效率外，亦具有結構緊湊、節省空間以及自鎖功能（即當輸入軸無動力輸入時，輸出軸即鎖定不動）等特性。根據設計結果，我們自行加工了一組新型減速機原型機，並進行傳動效率實驗。實驗結果證明，本設計之傳動效率極高，可達92%。此外，為探討本設計由於偏心現象所導致的震動問題，我們也使用了向量迴路法分析機構桿件重心的位移情形，並提出「重心偏移」策略以改善震動現象。

本實驗藉觀察圓皂膜的共振駐波，探討皂膜厚度對共振模態之影響。發現在條件相同下，因駐波共振頻率與表面張力、厚度及體密度間的複雜關係，使皂膜厚度有時會影響振動模態。 實驗中以同心圓駐波加上轉動，分析皂膜在駐波共振下的厚度分布及隨時變化。駐波加轉動下皂膜之厚度有三種分布情形：厚度相等、厚度沿徑向突增及沿徑向漸增再漸減；隨時間演進，皂膜上同心干涉環會於駐波節線產生暗紋，此暗紋再往兩側拓寬。 當轉動皂膜產生黑膜後，將轉動停止再施以同心圓駐波，可於貝索函數J0之腹線附近出現較厚之干涉亮紋。圓黑皂膜共振之亮點分布與圓板共振動克拉里尼圖案類似，只是皂膜上的亮點往腹線堆積，而圓板上的顆粒則往節線聚集。

大數據時代促成運動賽事分析更加蓬勃發展，一般來說數據分析需要三個要素：資料、分析演算法和應用領域知識；隨著開放資料分享的普遍化，人們可以更輕易的取得資料並運用各式分析演算方法來針對有興趣的應用問題做出更精準的預測。 本研究以kaggle平台上所提供之歐洲職業足球比賽之公開資料集為基礎，使用目前最具分析潛力的深度學習技術─結合卷積神經網路（CNN）和全連接型神經網路的設計出一個五層的學習架構，建置出足球比賽結果的預測模型。此模型可直接預測主隊勝、負以及平手等三種結果，實驗結果亦展示出本研究所建置的SoccerNet預測模型優於過往的研究，有著更佳的預測能力；同時也驗證了使用公開資料集與CNN技術在球賽分析的可能性。而本研究所提的SoccerNet模型不僅可以運用於賽前的結果預測，亦可運用於球隊經營管理等決策，頗具有商業價值。

本次實驗探討網面結構不同所造成的振盪模態差異、振動頻率對網面結構振盪的模態差異。 本研究發現，蜘蛛網面的中央絲結構會直接影響到整個網面結構的振盪方式，以及能量散布的情形，希望藉由模態分析進行二維網面的討論。 當初想了解蜘蛛網結構對於分散衝擊力道的影響，為了簡化實驗變因而使用釣魚線進行模擬，所以設計出二維網面結構來模擬蜘蛛網面，並且改良過去的測量方式及振盪方法，加以探討二維網面結構，希望可以利用在生活中的相似抗震結構上。 實驗將觀察整片圓網結構在振盪下的模態能量散步以及傳遞方向趨勢，繪製出等振盪強度圖協助了解振動的分布，實驗結果指出蜘蛛網面的中央絲結構可以減緩振盪，這也是本次研究之後需要更進一步探討中央絲結構以及對能量傳遞的影響。