數學

滿山的機率組合及參數中,與笑聲交錯、糾纏的數字世界
從「圍貓遊戲」探討阻擋棋盤上移動點之最佳解

作者:杜穎謙、陳紫渝、陳愷欣

指導老師:廖紹棠老師

摘要:
本研究從「圍貓遊戲」進行發想。我們首先訂定貓逃離的移動判定公式,並探討在不同棋盤範圍下,當限制阻擋僅可放置於棋盤最外層時,可成功圍 貓所需的初始阻擋數及放置方式;接著,我們探討在解除阻擋放置位置之限制的情形下,成功圍貓的初始阻擋放置條件,以及縮小圍貓範圍時較佳的圍 貓策略。最後,我們希望能應用研究中所得之結果建構出數學模型,並將其運用於傳染病的防治與預防情形。
研究目的:

1. 探討當初始阻擋條件改變時的圍貓最佳解。

2. 建立數學化模型,歸納策略的適用情形。

結論:

1. 設計移動判定公式:\(𝑉(𝑖,𝑗) = ∑ 𝑅(𝑘 − 1,𝑗)𝑀(𝑘 −1,𝑗) + 𝑀𝑚𝑎𝑥\)

2. 在限制阻擋僅可放置於最外層的情形下,當𝑘 ≥ 4時,初始 𝑆(𝑘) ≥ 10 −𝑘 時可成功圍貓;當 𝑘 ≥ 10時,無須初始阻擋即可成功圍貓。

3. 允許阻擋放置於棋盤內部時,最佳可能圍貓的圖形僅有六邊形。

4. 在允許阻擋放置於棋盤內部的情形下,若要縮小圍貓圖形,至少需設 11 − 𝑘個初始阻擋於棋盤內部。