0.618法_数学家故事 - 查字典数学网
数学0.618法
首页>数学杂谈>数学家故事>0.618法

0.618法

2016-10-26 收藏

做馒头,碱放少了馒头会酸,碱放多了馒头会变黄、变绿且带碱味。碱放多少才合适呢?这是一个优选问题;为了加强钢的强度,要在钢中加入碳,加入太多太少都不好。究竟加入多少碳,钢才能达到最高强度呢?这也是一个优选问题。在日常生活和生产中,我们常常会遇到优选问题。

可是,碱的多少与馒头好坏之间的关系,碳的多少与钢的强度之间的关系,如果不能简单地用数学式子表示出来,那么,应该如何解决呢?我们不妨观察一下炊事员学做馒头的过程:这次碱放多了,下次就放少一点,下次碱放少了,再下次再放多一点,以此类推。试验效果一次比一次好,最终获得碱的合适加入量,做出好馒头。太妙了!炊事员给了我们启示:用试验的办法来解决!

解答一个优选问题,往往需做若于次试验。安排这些试验的方法,必须选择,讲究科学。例如,对钢中加入多少碳的优选问题,假设已估出每吨加入量在1000克到2000克之间。若用均分法来安排试验,则应选取1001克、1002克...为试验点,共需做一千次试验。若按一天做一次试验计算,则需花将近三年的时间才能完成。太费时了!在时间就是生命的今天,这种安排方法显然不可取。有更科学的安排方法吗?能否减少试验次数,迅速找到最佳点呢?

为此,数学家们设计了运用数学原理科学地安排试验的方法,这就是人们所说的“优选法”。数学大师华罗庚(1910──1985年)从1964年起,走遍大江南北的二十几个省(市),推广优选法。他在单因素优选问题中,用得最多的是0.618法。

0.618法是根据黄金分割原理设计的,所以又称之为黄金分割法。

现在,我们用0.618法来安排上述的优选碳的加入量的试验。

0.618法确定第一个试验点是在试验范围的0.618处。这点的加入量可由下面公式算出:

(大-小)0.618+小=第一点。①

第一点加入量为:

(2000-1000)O.618+1000=1618(克)。

再在第一点的对称点处做第二次试验,这一点的加入量可用下面公式计算(此后各次试验点的加入量也按下面公式计算):

大-中+小=第二点。②

第二点的加入量为:

2000-1618+1000=1382(克)。

图 1

比较两次试验结果,如果第二点比第一点好,则去掉1618克以上的部分;如果第一点较好,则去掉1382克以下部分。假定试验结果第二点较好,那么去掉1618克以上的部分,在留下部分找出第二点的对称点做第三次试验。

第三点的加入量为:

1618-382+1000=1236(克)。

图 2

再将第三次试验结果与第二点比较,如果仍然是第二点好些,则去掉1236克以下部分,如果第三点好些,则去掉1236克以下部分,在留下部分找出第二点的对称点做第四次试验。

第四点加入量为:

1618-1382+1236=1472(克)。

图 3

第四次试验后,再与第二点比较,并取舍。在留下部分用同样方法继续试验,直至找到最佳点为止。

一次又一次试验,一次又一次比较与取舍。从第二次试验起,每次能去掉相应试验范围的382/1000,试验范围逐步缩小,最佳点逐步接近。因此,用0.618法能以较少的试验次数,迅速找到最佳点。

不少工厂在配比配方、工艺操作条件等方面,用0.618法解决了优选问题,从而提高了质量,增加了产量,降低了消耗,取得了很好的经济效益。例如,粮食加工通过优选加工工艺,一般可以提高出米率1~3%。如果按全国人口全年的口粮加工总数计算,一年就等于增产几亿千克粮食。你不妨找一个生活或生产中的优选问题,用0.618法去试一试,看能解决吗?相信你能享受到成功的喜悦!

查看全部
推荐文章
猜你喜欢
附近的人在看
推荐阅读
拓展阅读
大家都在看

分类
  • 级别
  • 年级
  • 类别
  • 版本
  • 上下册
学习阶段
小学
初中
高中
不限
年级
一年级 二年级
三年级 四年级
五年级 六年级
初一 初二
初三 高一
高二 高三
小考 中考
高考
不限
类别
数学教案
数学课件
数学试题
不限
版本
人教版 苏教版
北师版 冀教版
西师版 浙教版
青岛版 北京版
华师大版 湘教版
鲁教版 苏科版
沪教版 新课标A版
新课标B版 上海教育版
部编版
不限
上下册
上册
下册
不限