【題記】
君子在三變,望之儼然,即之也温,聽其言也厲。——孔子《論語》
沒有一朵花一開始就是花,沒有一枝花永遠是花,超越過去的自己,成就最好的自己。
【探究目的】
通過本探究能夠幫助學生鞏固所學知識,激發學生數學學習的興趣,引導學生動手操作,提高學生解決實際問題的能力,增強學生數學學習的信心,拓展學生數學學習的視野。
【基本探究】
同學們都到理髮店理過發,人少還好,人多等待的時間就會變長。下面一個生活問題,需要同學們一起來動動腦筋了:
理髮室裏有甲、乙兩位理髮師,同時來了五位顧客,根據他們所要理的髮型,分別需要10,12,15,20和24分鐘。怎樣安排他們的理髮順序,才能使這五人理髮和等候所用時間的總和最少?如何安排顧客,才能使從開始到結束時間最少,最少要用多少分鐘?
【指點迷津】
大家知道,一人理髮時,其他人需等待,為使總的等待時間儘量短,應讓理髮所需時間少的人先理。所以,甲、乙均先挑選時間最少的那個人來理。
通過篩選,甲給需10分鐘的人理髮,然後15分鐘的,最後24分鐘的;乙先給需12分鐘的人理髮,然後20分鐘的。
先來算算甲組三人一共花費的時間。甲給需10分鐘的人理髮時,有2人等待,佔用三人的時間和為(10×3)分;然後,甲給需 15分鐘的人理髮,有1人等待,佔用兩人的時間和為(15×2)分;最後,甲給需 24分鐘的人理髮,無人等待。甲理髮的三個人,共用(10×3+15×2+24)分。
再來算算乙組一共花費的時間。乙組理髮的兩個人,共用(12×2+20)分。
於是,總的佔用時間為(10×3+15×2+24)+(12×2+20)=128(分)。
對於第二個問題,如果按照上面的安排,從第一人開始理髮到五個人全部理完,用了10+15+24=49(分)。因為題目要求從第一人開始理髮到五人全部理完的時間最短,那麼就要做個調整,甲依次給需10,12,20分鐘的人理髮,乙依次給需15,24分鐘的人理髮,總的佔用時間仍是128分鐘,而五人全部理完所用時間為 10+12+20=42(分)。
同學們,這裏需要分辨兩個問題的解決是不一樣的。第一個問題求五人顧客理髮包括等待時間所要花費的總時間,第二個問題是求五個顧客從開始到結束所需的自然時間最少。
【探究進階】
1⸳有十個村莊,座落在從縣城出發的一條公路上,現要安裝水管,從縣城供各村自來水。可以用粗、細兩種水管,粗管每千米7000元,細管每千米2000元。粗管足夠供應所有各村用水,細管只能供應一個村用水,各村與縣城間距離如右圖所示(如圖,單位:千米),現要求按最節約的方法鋪設,總費用是多少?
2⸳車間裏有五台車牀同時出現故障,已知第一台到第五台修復時間依次為18,30,17,25,20分鐘,每台車牀停產一分鐘造成經濟損失5元。現有兩名工作效率相同的修理工,請解決下面的問題:
(1) 怎樣安排才能使得經濟損失最少?
(2) 怎樣安排才能使從開始維修到維修結束歷時最短?
【參考答案】
1⸳由於細管相對於粗管來講,價錢要少一些,因此先假設都用細管。那麼從縣城到A1村要鋪設10根細管,A1村到A2村要鋪設9根細管,依次下去,我們用圖表示鋪細管的情況。因為粗管每千米7000元,細管每千米2000元,所以4根細管的價錢將大於1根粗管的價錢。這樣一來,凡是超過3根細管的路段,都應改鋪粗管。因此,從縣城到A7村鋪1根粗管,A7村到A8村鋪3根細管,A8村到A9村鋪2根細管,A9村到A10村鋪1根細管。總費用為:
7000×(30 5 2 4 2 3 2) 2000×(2×3 2×2 5×1)=366000(元)。
2⸳(1)甲修17、20、30,乙修18、25 。甲修需要17分修復的機器時,有2人等待,修需要20分鐘修復的機器時,有1人等待;修老闆娘30分鐘修復的機器時,沒有機器需要等待;乙組修理時同理。於是,最少的經濟損失為:
5×(17×3 20×2 30 18×2 25)=910(元)。
(2)因為(18+30+17+25+20)÷2=55(分),經過組合,一人修需18,17和20分鐘的三台,另一人修需30和25分鐘的兩台,修復時間最短,為55分鐘。