最新小学数学奥数基础教程(六年级)--运筹学初步2优秀名师资料

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2020年09月21日 21:18
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2020年9月21日发(作者:雷宝森)


小学数学奥数基础教程(六年级)--运筹学初步2
小学数学奥数基础教程(六年级)
运筹学初步
本讲主要讲统筹安排问题、排队问题、最短路线问题、场地设置问题等。这些< br>都是人们日常生活、工作中经常碰到的问题,怎样才能把它们安排得更合理,多快
好省地办事,就 是这讲涉及的问题。当然,限于现有的知识水平,我们仅仅是初步
探索一下。
1.统筹安排问题
例1 星期天妈妈要做好多事情。擦玻璃要20分钟,收拾厨房要15分 钟,洗脏
衣服的领子、袖口要10分钟,打开全自动洗衣机洗衣服要40分钟,晾衣服要10
分 钟。妈妈干完所有这些事情最少用多长时间,
分析与解:如果按照题目告诉的几件事,一件一件去做 ,要95分钟。要想节约
时间,就要想想在哪段时间里闲着,能否利用闲着的时间做其它事。最合理的安 排
是:先洗脏衣服的领子和袖口,接着打开全自动洗衣机洗衣服,在洗衣服的40分钟
内擦玻璃 和收拾厨房,最后晾衣服,共需60分钟(见下图)。

例1 告诉我们,当有许多事要做时,科学地安排好先后顺序,就能用较少的时
间完成较多的事情。
2.排队问题


例2 理发室里有甲、乙两位理发师,同时来了五位顾客,根 据他们所要理的发
型,分别需要10,12,15,20和24分钟。怎样安排他们的理发顺序,才能使 这五
人理发和等候所用时间的总和最少,最少要用多少时间,
分析与解:一人理发时,其他 人需等待,为使总的等待时间尽量短,应让理发
所需时间少的人先理。甲先给需10分钟的人理发,然后 15分钟的,最后24分钟
的;乙先给需12分钟的人理发,然后20分钟的。甲给需10分钟的人理发 时,有2
人等待,占用三人的时间和为(10×3)分;
然后,甲给需 15分钟的人理发,有 1人等待,占用两人的时间和为(15×2)
分;最后,甲给需 24分钟的人理发,无人等待。
甲理发的三个人,共用(10×3,15×2,24)分,乙理发的 两个人,共用
(12×2,20)分。总的占用时间为
(10×3,15×2,24),(12×2,20)=128(分)。
按照上面的安排,从第一人开始理发到五个人全部理完,用了 10,15,
24,49(分) 。如果题目中再要求从第一人开始理发到五人全部理完的时间最短,那
么做个调整,甲依次给需10,1 2,20分钟的人理发,乙依次给需15,24分钟的人
理发,总的占用时间仍是128分钟,而五人全 部理完所用时间为
10,12,20,42(分)。
例3 车间里有五台车床同时出现 故障,已知第一台到第五台修复时间依次为
18,30,17,25,20分钟,每台车床停产一分钟造 成经济损失5元。现有两名工
作效率相同的修理工,怎样安排才能使得修复的时间最短且经济损失最少,
分析与解:因为(18,30,17,25,20)?2=55(分),经过组合,一人修需18,17
和20分钟的三台,另一人修需30和25分钟的两台,修复时间最短,为55分钟。


上面只考虑修复时间,没考虑经济损失,要使经济损失少,就要使总停产时间
尽量短,显然应 先修理修复时间短的。第一人按需17,18,20分钟的顺序修理,
第2人按需25,30分钟的顺序 修理,经济损失为
5×,(17×3,18×2,20),(25×2,30),=935(元)。
3.最短路线问题
例4 右图是一张道路示意图,每段路上的数字表示小明走这段路所需要 的时间
(单位:分)。小明从A到B最快要几分钟,

分析与解:我们采用分析排除法,将道路图逐步简化。
从A到O有两条路,A?C?O用6 分钟,A?F?O用7分钟,排除后者,可将FO抹
去,但AF不能抹去,因为从A到B还有其它路线经 过AF,简化为左下图。

从A到E还剩两条路,A?C?G?E用12分钟,A?C?O ?E用10分钟,排除前者,
可将CG,GE抹去,简化为右上图。
从A到D还剩两条路, A?C?O?D用12分钟,A?H?D用13分钟,排除后者,可
将AH,HD抹去,简化为左下图。


从A到B还剩两条路,A?C?O?E?B用17分钟,A?C?O?D?B 用16分钟,排除前
者,可将OE,EB抹去,简化为右上图。
小明按A?C?O?D?B走最快,用16分钟。
4.场地设置问题
例5 下 图是A,B,C,D,E五个村之间的道路示意图,?中数字是各村要上学
的学生人数,道路上的数表示 两村之间的距离(单位:千米)。现在要在五村之中选
一个村建立一所小学。为使所有学生到学校的总距 离最短,试确定最合理的方案。

分析与解:我们采用比较学校设在相邻两村的差别的方法。例如比较 A和 C,
若设在 A村,则在 C村一侧将集结 20,20,35,50=125(人),
这些人都要走 AC这段路 ;若设在C村,则只有40人走AC这段路。对这两种方
案,走其余各段路的人数完全相同,所以设在C 村比设在A村好。
从上面比较A和C的过程可以看出,场地设置问题不必考虑场地之间的距离,只需比较两个场地集结的人数多少,哪个场地集结的人数越多,就应设在哪。
同理,经比较得到C比B好,D比E好。最后比较C和D。若设在 C村,则在
D村一侧将集结 35, 50= 85(人);若设在 D村,则在C村一侧将集结 40,20,
20=80(人)。因为在D村集结的人数比C村多,所以设在D村比C村好。
经过上面的比较,最合理的方案是设在D村。
不难发现,本题的解法与第27讲例2的解法十分类似。
例6 某天然气站要安装天然气管 道通往位于一条环形线上的A,G七个居民区,
每两个居民区间的距离如下图所示(单位:千米)。管道 有粗细两种规格,粗管可供
所有7个居民区用气,每千米8000元,细管只能供1个居民区用气,每千 米3000


元。粗、细管的转接处必须在居民区中。问:应怎样搭配使用这两种管道,才 能使
费用最省,

分析与解:在长度相同的情况下,每根粗管的费用大于2根细管 的费用,小于3
根细管的费用,所以安装管道时,只要后面需要供气的居民区多于2个,这一段就
应选用粗管。从天然气站开始,分成顺时针与逆时针两条线路安装,因为每条线路
的后面至多有两个居 民区由细管通达,共有7个居民区,所以至少有3个居民区由
粗管通达。因为长度相同时,2根或1根细 管的费用都低于1根粗管的费用,所以
由粗管通达的几个居民区的距离越短越好,而顺时针与逆时针两条 线路未衔接部份
的距离越长越好。经过计算比较,得到最佳方案:
(1)天然气站经G,F,E到D安装粗管,D到C安装2根细管,C到B安装1根
细管;
(2)天然气站到A安装1根细管。
此时总费用最少,为
8000×(3+1 2+8+6)+3000×2×5+3000×(9+10)=319000(元)。
练习29
1.早饭前妈妈要干好多的事:烧开水要15分钟,擦桌椅要8分钟,准备暖瓶要
1分钟,灌开 水要2分钟,买油条要10分钟,煮牛奶要7分钟。如果灶具上只有
一个火,那么全部做完这些工作最少 需要多少时间,怎样安排,


2.甲、乙、丙三名车工准备在同样效率的3个车床上加 工七个零件,各零件加
工所需时间分别为4,5,6,6,8,9,9分钟,三人同时开始工作。问:加 工完七
个零件最少需多长时间,
3.车间里有5台车床同时出现故障。已知第一台至第五台 修复的时间依次为
15,8,29,7,10分钟,每台车床停产一分钟造成经济损失5元。问:(1) 如果只
有一名修理工,那么怎样安排修理顺序才能使经济损失最少,(2)如果有两名修理
工, 那么修复时间最少需多少分钟,
4.下页左上图是一张道路图,每条路上的数是小王走这段路所需的 时间(单位:
分)。小王从A到B,最快需要几分钟,

5.东升乡有8个行政村 。分布如右上图所示,点表示村庄,线表示道路,数字
表示道路的长(单位:千米)。现在这个乡要建立 有线广播网,沿道路架设电线。问:
电线至少要架多长,
6.有七个村庄A1,A2,„, A7分布在公路两侧(见下图),由一些小路与公路相
连,要在公路上设一个汽车站,要使汽车站到各村 庄的距离和最小,车站应设在哪
里,


7.有一个水塔要供应某条公路 旁的A,F六个居民点用水(见下图,单位:千
米),要安装水管,有粗细两种水管,粗管足够供应6个 居民点用水,细管只能供


应1个居民点用水,粗管每千米要7000元,细管每千米要2 000元,粗细管怎样互
相搭配,才能使费用最省,费用应是多少,


答案与提示练习29
1.22分。

提示:先烧开水后煮牛奶共需2 2分,其它事情可以在这个期间做,顺序是买油
条,准备暖瓶,擦桌椅(水开时暂停,煮上奶),灌开水 ,继续擦桌椅。
2.17分。

3.(1)780元;(2)36分。 < br>提示:(1)按修复时间需7,8,10,15,29分的顺序修理;(2)一人修需7分和
29 分的,另一人修需8,10,15分的。

4.48分。

提示:A?E?O?G?B。

5.50千米。
提示:架设的线路如下图。




6.D。

提示:本题可简化为“B,C,D,E,F处分别站着1,1,2,2,1个人(见下页
图), 求一点,使所有人走到这一点的距离和最小”。


7.从水塔到C点铺粗管,最后三个居民点铺细管,总费用为297000元。
提示:当长度相同时,四根细管的费用超过一根粗管,所以最后三个居民点用
细管。

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