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        科學(xué)合理的優(yōu)選法——0.618法

        2008-04-12 00:00:00
        初中生世界·八年級 2008年8期

        在我們的日常生活和生產(chǎn)中,許許多多方面都涉及到優(yōu)選.比如做饅頭,堿放少了饅頭會酸,堿放多了饅頭會變黃、變綠且?guī)A味,那么堿究竟放多少才合適呢?再比如,為了加強(qiáng)鋼的強(qiáng)度,要在鋼中加入碳,加入太多或太少都會出現(xiàn)不理想的結(jié)果,那究竟應(yīng)該加入多少碳,鋼才能達(dá)到最高強(qiáng)度呢?要解決這樣的優(yōu)選問題并非易事,因?yàn)?,堿的多少與饅頭的好壞,碳的多少與鋼的強(qiáng)度大小,并不能用數(shù)學(xué)式子直觀表示并從中簡單得出結(jié)果,所以通常解決的方案是:進(jìn)行試驗(yàn),從中進(jìn)行篩選,直至得到理想結(jié)果.就拿饅頭里放堿的情況為例,通常的試驗(yàn)過程是: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.可以肯定的是,試驗(yàn)效果一次比一次好,最終獲得堿的合適加入量,做出色香味皆佳的饅頭.

        因此,解答一個優(yōu)選問題,往往需做若干次試驗(yàn).而安排這些試驗(yàn)的方法又必須講究科學(xué),進(jìn)行合理選擇.以鋼中加入多少碳的優(yōu)選問題為例,假設(shè)已估出每噸加入量在1000克到2000克之間,接下來的問題是找到確定的加入量.若選取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間才能完成,這種費(fèi)時費(fèi)力又不討好的安排方法顯然不可取.這就需要我們大幅減少試驗(yàn)次數(shù),迅速找到最佳點(diǎn).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”.我國著名數(shù)學(xué)大師華羅庚從1964年起,走遍二十幾個省(市),推廣優(yōu)選法.他在優(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.

        下面,我們就用黃金分割法來安排上面提到的鋼中加碳量的試驗(yàn).

        0.618法確定第一個試驗(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-小)×0.618+?。降谝稽c(diǎn)①,即第一點(diǎn)加入量為:(2000-1000)×0.618+1000=1618(克).

        再找出第一點(diǎn)的對稱點(diǎn),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+?。降诙c(diǎn)②,即第二點(diǎn)的加入量為:2000-1618+1000=1382(克);比較兩次試驗(yàn)結(jié)果,如果第二點(diǎn)比第一點(diǎn)更理想,則去掉1618克以上的部分;如果第一點(diǎn)較合適,則去掉1382克以下部分.

        現(xiàn)在假定試驗(yàn)結(jié)果第二點(diǎn)較合適,那么去掉1618克以上的部分,在留下部分中找出第二點(diǎn)的對稱點(diǎn).第三點(diǎn)的加入量為:1618-1382+1000=1236(克).

        再將第三次試驗(yàn)結(jié)果與第二點(diǎn)比較,現(xiàn)在仍假定試驗(yàn)結(jié)果第二點(diǎn)更合適,則去掉1236克以下部分,在留下部分找出第三點(diǎn)的對稱點(diǎn).第四點(diǎn)加入量為:1618-1382+1236=1472(克).

        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.

        就這樣經(jīng)過一次又一次試驗(yàn),一次又一次比較取舍,從第二次試驗(yàn)起,每次都能去掉相應(yīng)試驗(yàn)范圍的■,可以看出,優(yōu)選法的特點(diǎn)是使試驗(yàn)范圍逐步縮小,逐步接近所需的最佳點(diǎn),簡單地說,用0.618法能以較少的試驗(yàn)次數(shù),迅速找到最佳點(diǎn).

        這種黃金分割法在很多廠礦企業(yè)的配比配方、工藝操作等方面起到了重要的作用,不僅減少了試驗(yàn)成本,降低了能耗,而且提高了質(zhì)量,增加了產(chǎn)量,在我國工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益.

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