TutopiaTutopia 解題方城市 免費試用

114學年鷺江國中第1次段考數學 第26題 詳解

條碼判定門檻值與字元判讀 · 非選 · 題目出處:114 學年度 第 2 學期 第 1 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

題目
你去便利商店結帳時,是不是常聽到店員問:「要刷載具嗎?」把發票存進手機的「電子載具」,不僅環保減少紙張浪費,還能幫你自動對獎,甚至有專屬的雲端獎金呢!但你有想過,「嗶」一聲的瞬間,機器是怎麼讀懂你手機上的條碼嗎?你手機上的發票條碼叫做「Code 39」,這個名字的由來是它有一個有趣的黃金規則:每一個英文字母或數字,都固定由9個區塊(5條黑線+4條白線)交錯組成,而且在這9個區塊中,永遠固定只有3個是「寬的」,其餘6個是「窄的」。當店員拿著掃描槍掃過條碼時,機器發出的「紅光」其實是在感受光的反射。因為白線會把光反射回來,黑線則會把光吸收;所以當機器感應到白線的反射光時,會產生「高電壓」,遇到黑線時反射變弱,就會變成「低電壓」。最聰明的地方來了!機器並沒有拿尺去量條碼的寬度,它是用內部的微型碼表在「計時」,當紅光掃過「寬線」時,電壓維持不變的時間就比較長;掃過「窄線」時,電壓一下就改變了。因此,機器只要記錄這些高低電壓「持續了幾微秒」,就能瞬間破解這個條碼的黑白寬窄組合,讀出你的專屬密碼!
2. 真實情況中,因為手部晃動或紙張稍微暈墨,每一條線實際掃描的時間都會有些微誤差,因此,機器的晶片會利用第1題算出的x和y,計算出一個「判定門檻值」,公式為x+y2\dfrac{x+y}{2},只要實際掃描時間大於這個門檻值,機器就會判定為寬線(w);小於門檻值,就判定為窄線(n)。
若機器剛剛掃描某個字元時,這9條線(黑白交錯,第一條為黑線)各自的實際持續時間如下表:
順序123456789顏色時間(微秒)10.13.12.89.710.23.23.13.02.8\begin{array}{c|ccccccccc}順序&1&2&3&4&5&6&7&8&9\\\hline 顏色&黑&白&黑&白&黑&白&黑&白&黑\\\hline 時間(微秒)&10.1&3.1&2.8&9.7&10.2&3.2&3.1&3.0&2.8\end{array}
(1) 請算出判定門檻值為何?(1分)
(2) 接著將這9個數據轉換為「w」或「n」的排列順序,再對照下方的「Code 39密碼局部對照表」,找出小明發票載具上的這個字元是什麼?(1分)
【附表:Code 39密碼局部對照表】
字元01234w/n排列順序nnnwwnwnnwnnwnnnnwnnwwnnnnwwnwwnnnnnnnnwwnnnw\begin{array}{c|ccccc}字元&0&1&2&3&4\\\hline w/n排列順序&nnnwwnwnn&wnnwnnnnw&nnwwnnnnw&wnwwnnnnn&nnnwwnnnw\end{array}
字元56789w/n排列順序wnnwwnnnnnnwwwnnnnnnnwnnwnwwnnwnnwnnnnwwnnwnn\begin{array}{c|ccccc}字元&5&6&7&8&9\\\hline w/n排列順序&wnnwwnnnn&nnwwwnnnn&nnnwnnwnw&wnnwnnwnn&nnwwnnwnn\end{array}

答案(1) 門檻值 x+y2=6.5\dfrac{x+y}{2}=6.5 (2) 時間序列轉換為 w/n 排列為 wnnwwnnnn,對照附表為字元 55看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    第1小題:算出判定門檻值

    門檻值的公式是 x+y2\dfrac{x+y}{2},也就是寬線與窄線兩個平均時間的正中間。把前一小題算出的 x=10x=10y=3y=3 代進去:10+32=132=6.5\dfrac{10+3}{2}=\dfrac{13}{2}=6.5。所以判定門檻值是 6.56.5 微秒。
  2. 2

    門檻值怎麼用

    機器的判斷規則是:實際掃描時間大於 6.56.5 微秒就判為寬線 w,小於 6.56.5 微秒就判為窄線 n。取中間值當門檻的用意是留出容錯空間——手抖或暈墨讓時間稍微偏掉一點,只要沒跨過 6.56.5 就不會判錯。接下來只要拿表上的 9 個數字逐一跟 6.56.5 比大小。
  3. 3

    9 個數字逐一比對

    第 1 條 10.1>6.510.1>6.5,判為 w;第 2 條 3.1<6.53.1<6.5,判為 n;第 3 條 2.8<6.52.8<6.5,判為 n;第 4 條 9.7>6.59.7>6.5,判為 w;第 5 條 10.2>6.510.2>6.5,判為 w;第 6 條 3.2<6.53.2<6.5,判為 n;第 7 條 3.1<6.53.1<6.5,判為 n;第 8 條 3.0<6.53.0<6.5,判為 n;第 9 條 2.8<6.52.8<6.5,判為 n。
  4. 4

    排出序列並自我檢查

    照順序接起來得到 wnnwwnnnn。先用題目給的規則檢查一次:整串共有 3 個 w、6 個 n,符合「9 個區塊固定 3 寬 6 窄」;再分開看,黑線是第 1、3、5、7、9 條,判讀結果是 w、n、w、n、n,正好 2 寬 3 窄;白線是第 2、4、6、8 條,結果是 n、w、n、n,正好 1 寬 3 窄。三項規則全部吻合,代表判讀沒有出錯。
  5. 5

    第2小題:對照密碼表作答

    拿 wnnwwnnnn 去對照表逐一比對:字元 0 是 nnnwwnwnn,第一個字母就不一樣;字元 1 是 wnnwnnnnw,第五個字母不一樣;字元 5 是 wnnwwnnnn,九個位置完全相同。所以答案是:(1) 判定門檻值為 6.56.5 微秒;(2) 這個字元是 55
答案
(1) 門檻值 x+y2=6.5\dfrac{x+y}{2}=6.5 (2) 時間序列轉換為 w/n 排列為 wnnwwnnnn,對照附表為字元 55

關鍵觀念:#應用問題 #條碼原理 #平均數

常見卡點
最容易失分的有三處。一是忘記門檻值要沿用前一小題的 x=10x=10y=3y=3,自己另外抓一個數字。二是比大小時位數看錯,判讀前先把小數點對齊。三是對照表時只比前面幾個字母就下結論,九個位置必須全部一致;比完再用「3 寬 6 窄」數一次最保險。

還是卡住嗎?

📸 上傳你的算式,邏輯貓頭鷹幫你找出是「哪一步」開始錯的——不只給答案,一步步教到你會。

直接丟一題試試 →

免費試用,不用先註冊;要送出時再登入即可・或先註冊領 20 枚圖圖幣