10. | 數學科課程學習成果
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數學科課程學習成果 | 第 9 頁
分析一下,要得知Φ與φ角度之間的關係難
度極高,且不利化簡,因此,我打算採取另
一種形式來做解析。
我們將 y 以 y-0.5 帶入,即對圖形做 0.5 單位
的向下平移。如此一來,我們便可重新定義
∠Φ為∠GFA,透過 2∠Φ=φ的關係(註 1),
將動點 E 知座標寫成參數式,如下。
X = AF
̅̅̅̅長× sin Φ + EA
̅̅̅̅長× sin 𝜋 − 𝜃
AF
̅̅̅̅線段=兩圓連心線= 2 × 0.5 = 1,又EA
̅̅̅̅線
段長=圓 A 半徑=0.5
且sin(π − φ) = sin φ(where φ=2 Φ)
⇒X = sin Φ + 0.5 sin 2Φ ⋯ ⋯ (𝑖) (圖 8)
Y = AF
̅̅̅̅線段長× cos Φ + EA
̅̅̅̅線段長× cos φ
AF
̅̅̅̅線段長=兩圓連心線= 2 × 0.5 = 1,又EA
̅̅̅̅
線段=圓 A 半徑=0.5 且cos φ = cos 2Φ
(where φ=2 Φ)
⇒Y = cos Φ + 0.5 cos 2Φ ⋯ (𝑖𝑖)
由(i)、(ii)得動點 E 的參數方程為:
{
𝑥 = 𝑠𝑖𝑛Φ + 0.5sin2Φ
𝑦 = 𝑐𝑜𝑠Φ + 0.5cos2Φ
(圖 9)
對照心臟線的參數方程
{
x = a(2 cos 𝑡 − cos 2t)
𝑦 = 𝑎(2 sin 𝑡 − sin 2𝑡)
或 {
𝑥 = 2𝑎 sin t + a sin 2t
y = 2a cos t + a cos 2t
我們不難看出兩者具有關係,當然囉,先前對角度定義順時針為正影響到了正
負號,而以 y 軸為始邊影響到了定義域(−𝜋 ≤ Φ ≤ 𝜋,0 ≤ 𝑡 ≤ 2𝜋)
最後,我們將結果與r = 1 + sin 𝜃圖形做比對,其中藍色蚶線為r = 1 + sin 𝜃,
黑色為動點 E 之軌跡
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數學科課程學習成果 | 第 10 頁
(圖 10) (圖 11)
再將最一開始向下平移 0.5 單位給移回來,兩者圖形就重合了。如圖 11、12
當然,若是僅僅要證明硬幣互繞的軌跡為心臟線的話,我們也可以說因為平移
後的圖形是心臟線,平移前自然也是心臟線囉。
註 1:
以物理的方式做定量說明:
根據圖 12,點 A、B 分別為硬幣之質心,點 C 為
兩圓相切之所在。
令 A 順時針繞 B 之角速度為ω、硬幣 A 自轉角
速度為ψ,則質點 A 之切線速度為υ=ω*2r(r 為
兩圓之半徑)
且 C 應為瞬心(centro ),即瞬時速度為零。即ω
*2r -ψ*r=0
=> 2ω= ψ(經過時間相同) =>2Φ=φ(代號之意義
與前述相同),故得證。
(圖 12)
參、 心得與反思
做完之後,我們終於了解到為什麼竟然能使用兩枚硬幣就做出這麼完美的
圖形,也覺得非常的神奇,然而,卻有一個方法尚未證明出來,或許是因為我們
能力不夠,所以我們會繼續增進自己的能力,使我們下學期能把他證完。
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‧遺傳機率問題
壹、前言
110 學年度第 1 學期第二次段考時,隊員姜昱任在生物科考試中發現
了有趣的疑點:題目中問題為遺傳機率的計算,但段考解答疑似因為疏忽
而誤把條件機率算成獨立事件,導致答案可能與真實計算情況略有出入。
為求出真理,我們決定重新計算並做成學習成果。
跨數學課本第四冊第三章獨立事件與條件機率、生物遺傳學獨立分
配律兩個章節。
貳、正文
一、原題解法
解:
(1)根據此遺傳圖譜,棕眼基因的遺傳機制為顯性體染色體遺傳。
(2)令 B 為棕眼基因,b 為藍眼基因。3 與 4 的基因型皆為 Bb。
(3)3 與 4 的子代眼色機率:
B b
B BB Bb
b Bb bb