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[五年級奧數(shù)]簡單統(tǒng)籌規(guī)劃例談

2008-05-07 13:56:59     

我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚教授生前十分重視數(shù)學(xué)的應(yīng)用,并親自帶領(lǐng)小分隊(duì)推廣優(yōu)選法、統(tǒng)籌法,取得了可喜可賀的成績,使數(shù)學(xué)直接為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。在這一講,我們通過幾個簡單的“最優(yōu)化”問題使大家對統(tǒng)籌規(guī)劃思想方法有個初步了解。

例1一只平底鍋上只能煎兩只餅,用它煎1只餅需要2分鐘(正面、反面各1分鐘)。問:煎三只餅需幾分鐘?怎樣煎?

因?yàn)檫@只平底鍋上可煎兩只餅,所以容易想到:先把兩餅一起煎,需2分鐘;再煎第3只,仍需2分鐘,共需4分鐘。但這不是最省時間的辦法。因?yàn)槊恐伙灦加姓磧擅妫?只餅共6面,1分鐘可煎2面,煎6面只需3鐘。

例2 6個人各拿一只水桶到水龍頭接水,水龍頭注滿6個人的水桶所需時間分別是5分鐘、4分鐘、3分鐘、10分鐘、7分鐘、6分鐘。現(xiàn)在只有這一個水龍頭可用,問怎樣安排這6人的打水次序,可使他們總的等候時間最短?這個最短時間是多少?

第一個人接水時,包括他本人在內(nèi),共有6個人等候,第二個人接水時,有5個人等候;……第6個人接水時,只有他1個人等候。可見,等候的人越多(一開始時),接水時間應(yīng)當(dāng)越短,這樣總的等候時間才會最少,因此,應(yīng)當(dāng)把接水時間按從少到多順序排列等候接水,這個最短時間是3×6+4×5+5×4+6×3+7×2+10=100(分)。

例3 如右圖,有甲乙兩個工廠各自需要15噸鋼材,而丙丁兩個倉庫正好分別有12噸、18噸這種鋼材,問如何調(diào)運(yùn)可使甲乙兩個工廠都正好得到各自所需要的鋼材而又能使運(yùn)輸費(fèi)用最省(假設(shè)鋼材的運(yùn)費(fèi)每噸公里相同)。

因?yàn)檫\(yùn)費(fèi)的多少決定于每噸鋼材所運(yùn)的路程,所以只需計(jì)算所有鋼材被運(yùn)的路程,并使總路程盡可能的少。設(shè)所有鋼材被運(yùn)路程為S(單位:噸公里)。

  設(shè)從丙倉庫運(yùn)往甲工廠鋼材m噸,則所剩(12-m)噸鋼材將運(yùn)往乙工廠,且丁倉庫將運(yùn)往甲工廠(15-m)噸,剩余的(18-15+m)噸應(yīng)運(yùn)往乙工廠。

  所以 S=800m+500?(12-m)+400?(15-m)+300?(18-15+m)=200m+12900

  由上式可看出要使運(yùn)費(fèi)最省而又要兩個工廠都得到所需鋼材,只需S最小即可,而S的大小取決于m。故m最小時S最小,所以m應(yīng)為0。

  這時的具體調(diào)運(yùn)方案為:由丁倉庫運(yùn)15噸鋼材到甲工廠,運(yùn)3噸鋼材到乙工廠,丙運(yùn)12噸鋼材到乙工廠。

說明 此題數(shù)量關(guān)系比較簡單,憑借直觀亦能得出正確的答案。然而本題旨在介紹一下統(tǒng)籌規(guī)劃的一般研究方法:即對具體問題進(jìn)行抽象,列出滿足題目條件的關(guān)系式,利用數(shù)學(xué)方法研究使關(guān)系式達(dá)到最大或最小的條件,實(shí)際問題的數(shù)學(xué)模型方法。

想想練練

  1.媽媽讓小明給客人燒水沏茶,洗開水要1分鐘,燒開水要15分鐘,洗茶壺要1分鐘,洗茶杯要1分鐘,拿茶葉要2分鐘,為了使客人早點(diǎn)喝上茶,按你認(rèn)為最合理的安排,多少分鐘就能徹好茶了?

  2.在一條公路上有4個工廠,任意相鄰的兩個工廠距離相等(如圖所示)。現(xiàn)在要在這條公路上設(shè)一車站,使得這4個工廠的所有工人步行到車站的總路程最少,這個車站應(yīng)設(shè)在_____號工廠門口。

  3.北京和上海同時制成了電子計(jì)算機(jī)若干臺,除本地應(yīng)用外,北京可以支援外地10臺,上海可以支援外地4臺,現(xiàn)在決定給重慶8臺,漢口6臺,若每臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)費(fèi)如下表:(單位:百天)

  上海和北京制造的機(jī)器完全相同,應(yīng)該怎樣調(diào)運(yùn),才能使總的運(yùn)費(fèi)最省?

來源:網(wǎng)友投稿 作者:彭林

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