优化设计问题2

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中考数学创新题之四-------优化设计问题在生活中,对于问题的处理有不同的方法,但要选取一种切合实际的简单方法。

【1】雕牌洗衣肥皂长宽高分别是16cm,6cm,3cm.一箱肥皂30条,请你为雕牌肥皂厂设计一种符合下列要求的包装箱,并使包装箱所用材料最少.(1) 肥皂装箱时,相同的面积要互相对接;(2) 包装箱是一个长方形;(3) 装入肥皂后不留空隙.答案:方案一:以316⨯的面相对连放三块构成底层,再如此放10层,整个表面积为最小值26162cm ;方案二:以316⨯的面相对连放五块构成底层,再如此放6层,整个表面积仍为最小值26162cm【2】某城市为开发旅游景点,需要对古运河重新设计,加以改造,现需要A 、B 两种花砖共50万块,全部由某砖瓦厂完成此项任务。

该厂现有甲种原料180万千克,乙种原料145万千克,已知生产1万块A 砖,用甲种原料4.5万千克,乙种原料1.5万千克,造价1.2万元;生产1万块B 砖,用甲种原料2万千克,乙种原料5万千克,造价1.8万元。

(1)利用现有原料,该厂能否按要求完成任务?若能,按A 、B 两种花砖的生产块数,有哪几种生产方案?请你设计出来(以万块为单位且取整数);(2)试分析你设计的哪种生产方案总造价最低?最低造价是多少?答案:(1)利用现有原料能完成生产任务。

设生产A 种砖x 万块,则生产B 种砖(50-x )万块, 依题意⎩⎨⎧≤-+≤-+145)50(55.1180)50(25.4x x x x 解得 3230≤≤x故利用现有原料能完成生产任务,且有以下三种生产方案:①生产A 种砖30万块,B 种砖20万块;②生产A 种砖31万块,B 种砖19万块;③生产A 种砖32万块,B 种砖18万块。

(2)总造价M =1.2x +1.8(50-x )=90-0.6x因此,第三种方案生产总造价最低,应为90-0.6×32=70.8(万元)。

【3】小刚为书房买灯,现有两种灯可供选购,其中一种是9瓦(即0.009千瓦)的节能灯,售价49元/盏;另一种是40瓦(即0.04千瓦)的白炽灯,售价为18元/盏。

假设两种灯的照明亮度一样,使用寿命都可以达到2800小时,已知小刚家所在地的电价是每千瓦0.5元。

⑴设照明时间是x 小时,请用含x 的代数式分别表示用一盏节能灯的费用和用一盏白炽灯的费用(注:费用=灯的售价+电费)⑵小刚想在这两种灯中选购一盏①当照明时间是多少时,使用两种灯的费用一样多;②试用特殊值推断照明时间在什么范围内,选用白炽灯费用低;照明时间在什么范围内,选用节能灯费用低;⑶小刚想在这两种灯中选购两盏假定照明时间是3000小时,使用寿命都是2800小时,请你帮他设计费用最低的选灯方案,并说明理由。

答案:(1)用一盏节能灯的费用是(49+0.0045x)元,用一盏白炽灯的费用是(18+0.02x)元.(2)①由题意,得49+0.0045x=18+0.02x ,解得x=2000,所以当照明时间是2000小时时,两种灯的费用一样多.②取特殊值x=1500小时,则用一盏节能灯的费用是49+0.0045×1500=55.75(元),用一盏白炽灯的费用是18+0.02×1500=48(元),所以当照明时间小于2000小时时,选用白炽灯费用低;取特殊值x=2500小时,则用一盏节能灯的费用是49+0.0045×2500=60.25(元),用一盏白炽灯的费用是18+0.02×2500=68(元),所以当照明时间超过2000小时时,选用节能灯费用低.( 注:只有结论没有判断过程扣1分)(3)分下列三种情况讨论:①如果选用两盏节能灯,则费用是98+0.0045×3000=111.5元;②如果选用两盏白炽灯,则费用是36+0.02×3000=96元;③如果选用一盏节能灯和一盏白炽灯,由(2)可知,当照明时间大于2000小时时,用节能灯比白炽灯费用低,所以节能灯用足2800小时时,费用最低.费用是67+0.0045×2800+0.02×200=83.6元综上所述,应各选用一盏灯,且节能灯使用2800小时,白炽灯使用200小时时,费用最低.【4】某公司到果园基地购买某种优质水果以慰问医务工作者.果园基地对购买量在3000千克以上(含3000千克)的有两种销售方案,甲方案:每千克9元,由基地送货上门;乙方案:每千克8元,由顾客自己租车运回.已知该公司租车从基地到公司的运输费为5000元.(1)分别写出该公司两种购买方案的付款y (元)与所购买的水果量x (千克)之间的函数关系式,并写出自变量x 的取值范围;(2)当购买量在什么范围时,选择哪种购买方案付款最少?并说明理由.答案:(1)x y 9=甲(x ≥3000), 50008+=乙x y (x ≥3000)(2)当乙甲=y y 时,即9x =8x +5000,解得x =5000.∴ x =5000千克时,两种方案付款一样;当乙甲<y y 时,有⎩⎨⎧≥.500089,3000+<x x x 解得3000≤x <5000. ∴ 3000千克≤x <5000千克时,选择甲方案付款最少;当乙甲>y y 时,即9x >8x +5000,解得x >5000.∴x>5000千克时,选择乙方案付款最少.【5】某校准备在甲、乙两家公司为毕业班学生制作一批纪念册。

甲公司提出:每册收材料费5元,另收设计费1500元;乙公司提出:每册收材料费8元,不收设计费。

(1)请写出制作纪念册的册数x与甲公司的收费y1(元)的函数关系式。

(2)请写出制作纪念册的册数x与乙公司的收费y2(元)的函数关系式。

(3)如果学校派你去甲、乙两家公司订做纪念册,你会选择哪家公司?答案:(1) y1=5x+1500;(2) y2=8x. (3) ∵当y1=y2时,5x+1500=8x, x=500.当y1>y2时,5x+1500>8x,x<500.当y1<y2时,5x+1500<8x,x>500.∴当订做纪念册的册数为500时,选择甲、乙两家公司均可;当订做纪念册的册数少于500时,选择乙公司;当订做纪念册的册数大于500时,选择甲公司;【6】新华文具店的某种毛笔每支售价25元,书法练习本每本售价5元,该文具店为促销制定了两种优惠办法。

甲:买一支毛笔就赠送一本书法练习本;乙:按购买金额打九折付款。

实验中学欲为校书法兴趣小组购买这种毛笔10支,书法练习本x(x≥10)本。

(1)请写出用甲种优惠办法实际付款金额y甲(元)与x(本)之间的函数关系式;(2)请写出用乙种优惠办法实际付款金额y乙(元)与x(本)之间的函数关系式;(3)若购买同样多的书法练习本时,你会选择哪种优惠办法付款更省钱;答案:(1)y甲=250+5(x-10)=5x+200 (x≥10)(2)y乙=(250+5x)×90%=4.5x+225 (x≥10)(3)若y甲=y乙时 x=50若y甲>y乙时 x>50若y甲<y乙时 x<50∴当购买50本书法练习本时,两种优惠办法的实际付款数一样,即可任选一种办法付款;当购买本数在10~50之间时,选择优惠办法甲付款更省钱;当购买本数大于50本时,选择优惠办法乙付款更省钱。

【7】学校为了美化校园环境,在一块长40米、宽20米的长方形空地上计划新建一块长9米、宽7米的长方形花圃.(1)若请你在这块空地上设计一个长方形花圃,使它的面积比学校计划新建的长方形花圃的面积多1平方米,请你给出你认为合适的三种不同的方案.(2)在学校计划新建的长方形花圃周长不变的情况下,长方形花圃的面积能否增加2平方米?如果能,请求出长方形花圃的长和宽;如果不能,请说明理由.答案:(1)方案1:长为197米,宽为7米.方案2:长为9米,宽为197米.方案3:长=宽=8米.(2)在长方形花圃周长不变的情况下,长方形花圃面积不能增加2平方米.由题意得长方形长与宽的和为16米.设长方形花圃的长为x米,则宽为(16-x)米. 法一:x(16-x)=63+2,x2-16x+65=0,2(16)4165∆=--⨯⨯40=-<,∴此方程无解.∴在周长不变的情况下,长方形花圃的面积不能增加2平方米.法二:S 长方形=x (16-x )=-x 2+16x=-(x -8)2+64.∴在长方形花圃周长不变的情况下,长方形的最大面积为64平方米,因此不能增加2平方米.【8】某电视台在黄金时段的2分钟广告时间内,计划插播长度为15秒和30秒的两种广告。

15秒广告每播1次收费0.6万元,30秒广告每播1次收费1万元。

若要求每种广告播放不少于2次。

问:(1)两广告的播放的次数有几种安排方式?(2)电视台选择哪种方式播放收益较大?答案:(1)设15秒广告播放x 次,30秒广告播放y 次,由题意得15x+30y=120,解得x=4,y=2或x=2,y=3。

(2)若x=4,y=2时,0.6×4+1×2=4.4万元;若x=2,y=3时,0.6×2+1×3=4.2万元。

故播放15秒广告4次,30秒广告2次的方式,收益较大。

【9】A 市和B 市分别有某种库存机器12台和6台,现决定支援C 市10台,D 市8台。

已知从A 市调运一台机器到C 市的运费为400元,到D 市的运费为800元,从B 市调运一台机器到C 市的运费为300元,到D 市的运费为500元。

(1)若要求总运费不超过9000元,问共有几种调运方案?(2)求出总运费最低的调运方案,最低运费是多少?答案:设从A 市支援C 市x 台,则支援D 市()12-x 台,B 市支援C 市()10-x 台,支援D 市()x -4台,总运费M 元。

∴=+-+-+-=-M x x x x x 4008001230010500410600200()()() M x x ≤-≤≥90001060020090008,,∴≤≤,108x 共有3种调配方案。

当x =10时,M 小=-=1060020008600答:当A 市支援C 市10台,D 市2台,B 市支援D 市6台时总运费最低为8600元【10】某工厂生产某种产品,每件产品的出厂价为1万元,其原材料成本价(含设备损耗等)为0.55万元,同时在生产过程中平均每生产一件产品有1吨的废渣产生.为达到国家环保要求,需要对废渣进行脱硫、脱氮等处理,现有两种方案可供选择:方案一 由工厂对废渣直接进行处理,每处理1吨废渣所用的原料费为0.05万元,并且每月设备维护及损耗费为20万元.方案二 工厂将废渣集中到废渣处理厂统一处理,每处理1吨废渣需付0.1万元的处理费.(1)设工厂每月生产x 件产品,每月利润为y 万元,分别求出方案一和方案二处理废渣时,y 与x 之间的函数关系式;(利润=总收入-总支出)(2)若你作为工厂负责人,如何根据月生产量选择处理方案,既可达到环保要求又最合算.答案:(1)因为工厂每月生产x 件产品,每月利润为y 万元,由题意得选择方案一时,月利润为204.02005.055.01-=---=x x x x y .选择方案二时,月利润为x x x x y 35.01.055.02=--=.(2)若21y y >,即0.4x -20>0.35x .解得 x >400.则当月生产量大于400件时,选择方案一所获得利润较大;则当月生产量等于400件时,两种方案所获得利润一样大;则当月生产量小于400件时,选择方案二所获得利润较大.【11】某影碟出租店开设两种租碟方式:一种是零星租碟,每张收费1元;另一种是会员卡租碟,办卡费每月12元,租碟费每张0.4元 . 小彬经常来该店租碟,若每月租碟数量为x 张.(1)写出零星租碟方式应付金额y 1(元)与租碟数量x (张)之间的函数关系式;(2)写出会员卡租碟方式应付金额y 2(元 )与租碟数量x (张)之间的函数关系式;(3)小彬选取哪种租碟方式更合算?答案:(1)1y x = (2分) (2)20.412y x =+(3) 当x >20时,选择会员卡方式合算当x =20时,两种方式一样当x <20时,选择零星租碟方式合算【12】已知某电脑公司有A 型、B 型、C 型三种型号的电脑,其价格分别为A 型每台6000元,B 型每台4000元,C 型每台2500元.我市东坡中学计划将100500元钱全部用于从该电脑公司购进其中两种不同型号的电脑共36台.请你设计出几种不同的购买方案供该校选择,并说明理由.答案:设从该电脑公司购进A 型电脑x 台,购进B 型电脑y 台,购进C 型电脑z 台.则可分以下三种情况考虑:(1)只购进A 型电脑和B 型电脑,依题意可列方程组⎩⎨⎧=+=+.3610050040006000y x y x ,解得⎩⎨⎧=-=.75.5775.21y x 不合题意,应该舍去. (2)只购进A 型电脑和C 型电脑,依题意可列方程组⎩⎨⎧=+=+.3610050025006000z x z x ,解得⎩⎨⎧==.333z x , (3)只购进B 型电脑和C 型电脑,依题意可列方程组⎩⎨⎧=+=+.3610050025004000z y z y ,解得⎩⎨⎧==.297z y ,答:有两种方案供该校选择,第一种方案是购进A 型电脑3台和C 型电脑33台;第二种方案是购进B 型电脑7台和C 型电脑29台.【13】小明家准备装修一套新住房,若甲、乙两个装饰公司合做需6周完成,需工钱5.2万元;若甲公司单独做4周后,剩下的由乙公司来做,还需9周才能完成,需工钱4.8万元.若只选一个公司单独完成,从节约开支角度考虑,小明家是选甲公司还是乙公司?请你说明理由.答案:设甲公司单独完成需要x 周,需要工钱a 万元,乙公司单独完成需y 周,需要工钱b 万元.依题意得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+.194166y xy x ,解之,得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==.15111011y x ,即⎩⎨⎧==.1510y x ,经检验:⎩⎨⎧==.1510y x ,是方程的根,且符合题意. 又⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⨯+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+8.41591042.515106b a b a ,解之得⎩⎨⎧==.46b a ,即甲公司单独完成需要工钱6万元,乙公司单独完成需要工钱4万元.答:从节约开支角度考虑,应选乙公司单独完成.。