小学奥数经典专题点拨 容斥原理+省工省时问题

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2020年09月12日 12:13
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省工省时问题
例1 某车队有4辆汽车,担负A、B、C、D、E、F六个分厂的运输任
U5 ^+ s5 w
) N ?+ O# T- ~5

(图5.97所标出的数是各分厂所需装卸工人数)。若各 分厂自派装卸工,
则共需33人。若让一部分人跟车装卸,在需要装卸工人数较多的分厂再配备
一个或几个装卸工,那么如何安排才能既保证各分厂所需工人数,又使装卸
工人数最少?




(1990年《小学生报》小学数学竞赛试题)
讲析:可从需要工人数最少的E分厂着手。假定每辆车上配备3人,则
需在D、C、B、A、F五处分别 派1、5、2、3、4人,共需27人。
* Z3 d, m7 Q6 s. H [
若每车配备4人,则需在C、B、A、F四处分别派4、1、2、3人,共需
26人。
# u; t% t' S4 n) d, Y1 `* d
若每车配备5人,则需在C、A、F三处分别派3、1、2人,共需26人。
所以,上面的第二、三种方案均可,人数为26人。
& W D4 p4 u. a) }4 k

例2 少先队员在植树中,每人植树2棵。如果一个人挖一个树坑需要25
分 钟,运树苗一趟(最多可运4棵)需要20分钟,提一桶水(可浇4棵树)
需要10分钟,栽好一棵树需 要10分钟,现在以两个人为一个小组进行合作,

1


那么,完成植树任务所需的最短时间是______分钟。
(福州市鼓楼区小学数学竞赛试题)
讲析:可将甲、乙两人同时开始劳动的整个过程安排,用图5.98来表示
出来。
5 g1 d; d) y1 x- ?- o, O6

由图可知,完成任务所需的最短时间,是85分钟。
0 h2 Q* h0 ` D4 A, g1 I$$ A
例3 若干箱同样的货物总重19.5吨,只知每箱重量不超过353千克。今
有 载重量为1.5吨的汽车,至少需要______辆,才能保证把这些货物一次全
部运走。(箱子不能拆 开)
x- |$$ m+ ~! p% p
(北京市第七届“迎春杯”小学数学竞赛试题)
讲析:关键是要理解“至少几辆车,才能保证一次 运走”的含义。也就是
说,在最大浪费车位的情况下,最少要几辆车。
∵这堆货物箱数至少有:
2 v% - b' {6 Bs: A) e
19500÷353≈55.2≈56(箱);
l- 0 ^8 b: z8 V7 `
一辆汽车每次最多能装的箱数:
1500÷353≈4.2≈4(箱)。
∴一次全部运走所有货物,至少需要汽车56÷4=14(辆)。
8 u' ~3 l+ b q Z4 o
例4 如图5.99,一条公路(粗线)两侧有7个工厂(0
1
、02
、……、0
7
),
通过小路(细线)分别与公路相连于A、B、C、D 、E、F点。现在要设置一

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个车站,使各工厂(沿小路和公路走 )的距离总和越小越好。这个车站应设
在一______点。
(1992年福州市小学数学竞赛试题)
7 E6 x u* ~. C

讲析:从各工厂到车站,总是先走小路,小路的总长不变,所以问题可
转化为:“在一条公路上的A、B 、C、D、E、F处各有一个工厂,D处有两
个工厂。要在公路上设一个站,使各厂到车站的距离总和最 小(如图5.100)。
D& Q6 |9 Y; d# ?# m


显然,车站应设在尽量靠七个厂的中间部位。
如果车站设在D处,则各厂到D总长是:
6 K5 j7 X- P4 W; e
(DA+DF)+(DB+DE)+DC=AF+BE+DC;
如果车站设在C处,则各厂到C总长是
(CA+CF)+(BC+CE)+2·DC=AF+BE+2·DC。
9 k 6 h1 z4 ! f2 G
比较上面两个式子得:当车站设在D处时,七厂到车站的距离总和最小。
8 S. E2 z0 ~2 `+ P0 o. P; _# @

【费用最少问题】
例1 在一条公路上每隔100千米有一个仓库(如图5.101),共有五个仓

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库。一号仓库存有10吨货物,二号仓库存有20吨货物,五号仓库存有40吨
货物,其余两 个仓库是空的。现在想把所有的货物集中存放在一个仓库里,
如果每吨货物运输1千米需要0.5元的运 费,那么最少要花多少运费才行?
a. ^% e- p8 B
$$ I }5 S% x8 H:

(全国第一届“华杯赛”复赛试题)


讲析:这类问题思考时,要尽量使运这些货物的吨千米数的和最小。处
理的方法是:“小往大处靠”。
K* m9 ?- G2 R6 E
因为第五个仓库有40吨,比第一、二仓库货物的总 和还多。所以,尽量
把第五个仓库的货不动或者动得最近。
当存放站设在第四仓库时,一、二、五仓库货物运输的吨千米数为:
10×300+20×200+40×100=11000;
当存放站设在第五仓库时,一、二仓库货物运输的吨千米数为:
10×400+20×300=10000。
所以,存放点应设在第五号仓库,运费最少。运费是0.5×10000=5000(元)。
例2 有十个村,坐落在从县城出发的一条公路上(如图(5.102,单位:
千米),要安装水管,从县城送 自来水到各村,可用粗细两种水管,粗管足够
供应所有各村用水,细管只能供一个村用水,粗管每千米要 用8千元,细管
每千米要用2千元。把粗管细管适当搭配,互相连接,可降低工程总费用。

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按最节省的办法,费用应是多少?
7 ?& Z5 D i4 i8 S6 ]
(全国第一届“华杯赛”决赛第二试试题)
$$ J y; M+ Q' I, ~* Y5 b1 {

讲析:因为粗管每千米的费用是细管的4倍,所以应 该在需要安装四根
或四根以上水管的地段,都应安装粗管。因此,只有到最后三个村安装细管,
费用才最省。
不难求出,最少费用为414000元。
S# 0 f `: Z4 X. n1 o- N% [

容斥原理问题
例1 在1至1000的自然数中,不能被5或7整除的数有______个。
(莫斯科市第四届小学数学竞赛试题)
讲析:能被5整除的数共有1000÷5=200(个);
能被7整除的数共有1000÷7=142(个)……6(个);
同时能被5和7整除的数共有1000÷35=28(个)……20(个)。
所以,能被5或7整除的数一共有(即重复了的共有):
200+142—28=314(个);
不能被5或7整除的数一共有
1000—314=686(个)。
例2 某个班的全体学生进行短跑、游泳、篮球三个项目的测试,有4
名学生在这三个项目上都没有达到 优秀,其余每人至少有一个项目达到了
优秀。这部分学生达到优秀的项目、人数如下表:

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求这个班的学生人数。
(全国第三届“华杯赛”复赛试题)
讲析:如图5.90,图中三个圆圈分别表示短跑、游泳和篮球达到优
秀级的学生人数。

只有篮球一项达到优秀的有
15—6—5+2=6(人);
只有游泳一项达到优秀的有
18—6—6+2=8(人);
只有短跑一项达到优秀的有
17—6—5+2=8(人)。
获得两项或者三项优秀的有
6+6+5—2×2=13(人)。
另有4人一项都没获优秀。

所以,这个班学生人数是13+6+8+8+4=39(人)。



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