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動手學數學之三十一(推銷員的旅程問題)

2009-03-09 18:08:41      下載試卷

  有些時候,我們必須去很多不同的地方辦事,然后回到原出發點,所以我們通常想要找到最短的路徑.這類問題被稱為推銷員的旅程問題,因為這是推銷員在工作中最常遇到的問題.

  然而,這也是許多人所要解決的問題,例如:

  (1)油罐車的駕駛員必須將汽油運至各個加油站.

  (2)運牛奶的卡車司機必須開車去分散在各地的農場.

  (3)一位游客想要到劍橋、斯坦福、愛丁堡、樸利茅斯與巨石柱群等地旅游.

  化妝品推銷員李文黛小姐欲訪問圖1中的每個小鎮,去推銷新產品,她打算由艾克塞特出發.地圖上所標示的數字為兩小鎮之間的距離,如果出發點與終點皆在艾克塞特的話,則最短的路徑是怎樣的?

  解決此種問題較常用的方法為最近城市法.此方法是先前往距離起點艾克塞特最近的城鎮克雷頓,然后再去最靠近克雷頓且尚未到過的城鎮,依此類推.用這種方法可得出如圖2所示的解.在此圖中我們先走完一路徑:艾克塞特→克雷頓→提文頓→卡林頓→艾克茅茲→艾克塞特,然后再走另一路徑:艾克塞特→歐卡漢頓→艾克塞特.

 

 

  此方法的總里程數為107英里(1英里=1.609千米),但并不是最短行程.在現實生活中,我們可能會選擇道路品質佳及路況良好的路徑以節省時間,但在本題我們只要找出最短的路徑即可.

 

 

   

  你自己可能會發現如圖3的解,此解的基本想法是將所有的城鎮連成一個回路,所得出的答案為92英里.這個答案雖比前面的好得多了,但還不是最佳的解.最佳路徑的里程只有91英里,你能找到嗎?

  假設現在李文黛又把漢尼頓列入她的行程之中(圖4),那么整個行程的最短路徑為何(其出發點與終點仍為艾克塞特)?如果將出發點及終點皆改為卡林頓,會不會使整個行程變得較短呢?如果以不同的城鎮為起點與終點,是否會影響總里程數呢?

 

  如果李文黛的起點及終點可以不同,那么她該選擇哪兩個城鎮為起點及終點,以使整個行程為最短?

  數學家們曾耗費許多心思以解決這類問題,但是到目前為止尚未成功.但他們知道在最短的路徑中,各條路線彼此不可交錯.然而當他們發現正確的解法時,若城鎮的數目增加很多,又不適用了.他們甚至采用了先進的大型電腦作為輔助工具,利用系統的“試誤法”.要找到“好”的解(可能并不是最好的),方法很多,但如果有人能找到一個直接且快速的方法求得最佳路徑,肯定會聲名大噪!

  英國每年都有成千上萬的青少年會參加著名的“十巖探險”,整個探險路線包括要探訪的所有著名的巖石地帶(花崗巖通常露在山丘之頂),如地圖中所顯示的地點(圖5).在正式探險之前

 

 

  幾個月的周末,經常可以發現一些人在當地進行野外訓練.某個周末,一支隊伍先在地圖上規劃路線,他們打算由布雷克巖出發,然后經過圖上標示的所有地方再回到出發點,他們希望盡可能找到最短的路徑.

 

 

  解決此類問題的一個方法是先將地圖描在紙上,并將紙固定在畫板上.然后將釘子釘在每一個要探訪的地方,再用不同長度、不同顏色的棉線來標出可能的路徑,其中最短的線段當然就對應于最佳的路徑(圖6).

  你也可以利用地圖來研究一下這類問題.

來源:網絡

  

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