來源:網(wǎng)絡資源 作者:中考網(wǎng)整理 2019-05-02 10:56:36
約翰遜先生在戶外有個炙肉架,正好能容納2片炙肉。他的妻子和女兒貝特西都饑腸轆轆,急不可耐。問怎樣才能在最短時間內(nèi)炙完三片肉。
;約翰遜先生;瞧,炙一片肉的兩面需要20分鐘,因為每一面需要10分鐘。我可以同時炙兩片,所以花20分鐘就可以炙完兩片。再花20分鐘炙第三片,全部炙完需要40分鐘。;
;貝特西;你可以更快些,爸爸。我剛算出你可以節(jié)省10分鐘。;
;啊哈!貝特西小姐想出了什么妙主意?
;為了說明貝特西的解法,設肉片為A,B,C。每片肉的兩面記為1,2。第一個10分鐘炙烤A1,和B1。把B肉片先放到一邊。再花10分鐘炙烤A2和C1。此時肉片A可以炙完。再花10分鐘炙烤B2和C2,僅花30分鐘就炙完了三片肉,對嗎?
;這個簡單的組合問題,屬于現(xiàn)代數(shù)學中稱之為運籌學的分枝。這門學科奇妙地向揭示了一個事實如果有一系列操作,并希望再最短時間內(nèi)完成,統(tǒng)籌安排這些操作的最佳方法并非馬上就能一眼看出。初看是最佳的方法,實際上大有改進的余地。在上述問題中,關鍵在于炙完肉片的第一面后并不一定馬上去炙其反面。
;提出諸如此類的簡單問題,可以采用多種方式。例如,你可以改變炙肉架所能容納肉片的數(shù)目,或改變待炙肉片的數(shù)目,或兩者都加以改變。另一種生成問題的方式是考慮物體不止有兩個面,并且需要以某種方式把所有的面都予以;完成;。例如,某人接到一個任務,把;n;個立方體的每一面都涂抹上紅色油漆,但每個步驟只能夠做到把;k;個立方體的頂面涂色。
;今天,運籌學用于解決事物處理,工業(yè),軍事戰(zhàn)略等等許多領域的實際問題。即使是像炙肉片這樣簡單的問題也是有意義的。為了說明這一點,請考慮下列一些變相問題
;瓊斯先生和夫人有三件家務事要辦。
;1.用真空吸塵器清潔一層樓。只有一個真空吸塵器,需要時間30分鐘。
;2.用割草機修整草地。只用一臺割草機,需要時間30分鐘。
;3.喂嬰兒入睡,需要時間30分鐘。
;他們應該怎樣安排這些家務,以求在最短時間內(nèi)全部完成呢?你看出這個問題與炙肉片問題是同構(gòu)的嗎?假設瓊斯先生和夫人同時進行操作,一般人開始往往以為做完這些家務需要60分鐘。但是如果一件家務譬如說用真空吸塵器做清潔工作)分為兩個階段,第二階段延后進行像炙肉片問題那樣),那么三件家務可以在3/4的時間內(nèi)即45分鐘內(nèi)完成。
;下面有一個關于準備三片熱涂奶油的烤面包問題。這個運籌學問題比較困難?久姘苁抢鲜降,兩邊各有一扇翼門,可以同時容納兩片面包,但是只能單面烘烤。如果要烤雙面,需要打開翼門,把面包片翻過身來。#p#分頁標題#e#
;將一片面包放入烤面包架需要時間3秒鐘,取出來也需要3秒鐘,將面包片在烤面包架內(nèi)翻身又需要3秒鐘。這些都需要雙手操作,即不能同時進行放,取或把兩片面包同時翻身,也不能在放入一片面包,將其翻身或取出的同時把另一片涂抹上奶油。單面烘烤一片面包需要30秒鐘,把一片面包涂抹上奶油需要12秒鐘。
;每片面包僅限于單面涂抹上奶油。未經(jīng)烘烤不得事先在任何一面涂抹上奶油。單面已經(jīng)烤過的和涂抹上奶油的面包片可以重新放入烤面包加內(nèi)繼續(xù)烘烤其另一面。如果烤面包架一開始就是熱的,試問雙面烘烤三片面包丙涂抹上奶油最少需要多少時間?
;在兩分鐘內(nèi)完成上述工作并不太難。然而,如果你領悟到一片面包在單面烘烤尚未結(jié)束的情況下,也可以取出,以后再放回烤面包架內(nèi)繼續(xù)烘烤這一面,那么全部烘烤時間就可以縮減至111秒鐘。使你想到這一點,統(tǒng)籌安排這些操作使效率達到最高也遠非是一件易事。在這方面,尚有無數(shù)比此更為復雜的實際問題,需要借助于與計算機和現(xiàn)代圖論有關的高度復雜的數(shù)學手段。
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