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一道“工程问题”的奥数问题解决

数学竞赛 2019-09-21 01:36:05 魔数师说 1945 0
摘要:张某单独完成甲、乙工作分别需10天、15天;李某分别需8天、20天。两人合作完成两项工作,需合理安排分工以最短时间。通过分析,最优方案为三段工作:先张做乙、李做甲,再同时做甲,最后同时做乙。经计算,最少需12天。

    【题目】

有甲、乙两项工作,张某单独完成甲工作要10天,单独完成乙工作要15天;李某单独完成甲工作要8天,单独完成乙工作要20天。如果每项工作两人都可以合作,那么,张、李共同完成这两项工作至少要多少天?

    【解答与分析】

一、等待是无助于缩短时间的,因此任何时刻张、李都在拼命工作。

二、同样的工作体制分开和不分开时间是不变的。比如,张做甲,李做乙一段时间以后,

一种工作体制工作一段时间,然后再张做甲,李做乙工作一段时间。这前后两段时间合并在一起的总时间是不变的。这样,我们就仅需考虑同一种工作体制连续的情况。

三、张做甲,李做乙这种体制是不合适的。比如张做甲,李做乙用了t时间。则甲工程的这部分需要李做:

$\frac{1}{10}t\div \frac{1}{8}=\frac{4}{5}t < t$


乙工程的这部分需要甲做:

$\frac{1}{20}t\div \frac{1}{15}=\frac{3}{4}t < t$


于是,整个工程只有三段时间:张在做乙,李在做甲;张和李同时在做甲;张和李同时在做乙。

分别设第一段$t_1$,第二段时间为$t_2$,第三段时间为$t_3$。

$\frac{1}{15}t_1+\frac{1}{20}t_3+\frac{1}{15}t_3=1$

$\frac{1}{8}t_1+\frac{1}{8}t_2+\frac{1}{10}t_3=1$

注意到用$t_1$来表示$t_2$,$t_3$,并结合$t_1$的取值范围,可得出$t_1+t_2+t_3$的最值为$11\frac{1}{9}$.

即至少需要12天。

奥数
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