0.618法

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  做饅頭,堿放少了饅頭會(huì)酸,堿放多了饅頭會(huì)變黃、變綠且?guī)A味。堿放多少才合適呢?這是一個(gè)優(yōu)選問題;為了加強(qiáng)鋼的強(qiáng)度,要在鋼中加入碳,加入太多太少都不好。究竟加入多少碳,鋼才能達(dá)到最高強(qiáng)度呢?這也是一個(gè)優(yōu)選問題。在日常生活和生產(chǎn)中,我們常常會(huì)遇到優(yōu)選問題。

  可是,堿的多少與饅頭好壞之間的關(guān)系,碳的多少與鋼的強(qiáng)度之間的關(guān)系,如果不能簡單地用數(shù)學(xué)式子表示出來,那么,應(yīng)該如何解決呢?我們不妨觀察一下炊事員學(xué)做饅頭的過程:這次堿放多了,下次就放少一點(diǎn),下次堿放少了,再下次再放多一點(diǎn),以此類推。試驗(yàn)效果一次比一次好,最終獲得堿的合適加入量,做出好饅頭。太妙了!炊事員給了我們啟示:用試驗(yàn)的辦法來解決! 

  解答一個(gè)優(yōu)選問題,往往需做若于次試驗(yàn)。安排這些試驗(yàn)的方法,必須選擇,講究科學(xué)。例如,對鋼中加入多少碳的優(yōu)選問題,假設(shè)已估出每噸加入量在1000克到2000克之間。若用均分法來安排試驗(yàn),則應(yīng)選取1001克、1002克...為試驗(yàn)點(diǎn),共需做一千次試驗(yàn)。若按一天做一次試驗(yàn)計(jì)算,則需花將近三年的時(shí)間才能完成。太費(fèi)時(shí)了!在時(shí)間就是生命的今天,這種安排方法顯然不可取。有更科學(xué)的安排方法嗎?能否減少試驗(yàn)次數(shù),迅速找到最佳點(diǎn)呢?

  為此,數(shù)學(xué)家們設(shè)計(jì)了運(yùn)用數(shù)學(xué)原理科學(xué)地安排試驗(yàn)的方法,這就是人們所說的“優(yōu)選法”。數(shù)學(xué)大師華羅庚(1910──1985年)從1964年起,走遍大江南北的二十幾個(gè)省(市),推廣優(yōu)選法。他在單因素優(yōu)選問題中,用得最多的是0.618法。

  0.618法是根據(jù)黃金分割原理設(shè)計(jì)的,所以又稱之為黃金分割法。

  現(xiàn)在,我們用0.618法來安排上述的優(yōu)選碳的加入量的試驗(yàn)。

  0.618法確定第一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)是在試驗(yàn)范圍的0.618處。這點(diǎn)的加入量可由下面公式算出:

                              (大-。0.618+小=第一點(diǎn)。①

  第一點(diǎn)加入量為:

         (2000-1000)×O.618+1000=1618(克)。

  再在第一點(diǎn)的對稱點(diǎn)處做第二次試驗(yàn),這一點(diǎn)的加入量可用下面公式計(jì)算(此后各次試驗(yàn)點(diǎn)的加入量也按下面公式計(jì)算):

                           大-中+小=第二點(diǎn)。②

  第二點(diǎn)的加入量為:

                     2000-1618+1000=1382(克)。
    


圖 1
 

  比較兩次試驗(yàn)結(jié)果,如果第二點(diǎn)比第一點(diǎn)好,則去掉1618克以上的部分;如果第一點(diǎn)較好,則去掉1382克以下部分。假定試驗(yàn)結(jié)果第二點(diǎn)較好,那么去掉1618克以上的部分,在留下部分找出第二點(diǎn)的對稱點(diǎn)做第三次試驗(yàn)。

  第三點(diǎn)的加入量為:

  1618-382+1000=1236(克)。 


 
圖 2

  再將第三次試驗(yàn)結(jié)果與第二點(diǎn)比較,如果仍然是第二點(diǎn)好些,則去掉1236克以下部分,如果第三點(diǎn)好些,則去掉1236克以下部分,在留下部分找出第二點(diǎn)的對稱點(diǎn)做第四次試驗(yàn)。

  第四點(diǎn)加入量為:
  
       1618-1382+1236=1472(克)。


圖 3
 

  第四次試驗(yàn)后,再與第二點(diǎn)比較,并取舍。在留下部分用同樣方法繼續(xù)試驗(yàn),直至找到最佳點(diǎn)為止。

  一次又一次試驗(yàn),一次又一次比較與取舍。從第二次試驗(yàn)起,每次能去掉相應(yīng)試驗(yàn)范圍的382/1000,試驗(yàn)范圍逐步縮小,最佳點(diǎn)逐步接近。因此,用0.618法能以較少的試驗(yàn)次數(shù),迅速找到最佳點(diǎn)。

  不少工廠在配比配方、工藝操作條件等方面,用0.618法解決了優(yōu)選問題,從而提高了質(zhì)量,增加了產(chǎn)量,降低了消耗,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。例如,糧食加工通過優(yōu)選加工工藝,一般可以提高出米率1~3%。如果按全國人口全年的口糧加工總數(shù)計(jì)算,一年就等于增產(chǎn)幾億千克糧食。你不妨找一個(gè)生活或生產(chǎn)中的優(yōu)選問題,用0.618法去試一試,看能解決嗎?相信你能享受到成功的喜悅!


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