假如学校有8000名同学,每个同学是否上自习相互独立,上自习的可能性为0.7.要使需要上自习的同学满足程度不低于95%,开放的教室满座率不低于4/5,同时尽量不超过90%。问该安排哪些教室开放,能达到节约用电的目的.

时间: 2024-02-19 20:59:32 浏览: 26
这是一个概率模型的优化问题。可以使用概率统计的方法来解决。首先,可以使用二项分布来描述每个同学是否上自习的情况。对于一个同学,他上自习的概率为0.7,不上自习的概率为0.3。因此,8000名同学中,上自习的人数的期望值为: E(X) = n * p = 8000 * 0.7 = 5600 其中,n是试验次数,也就是同学的人数,p是上自习的概率。根据中心极限定理,当n足够大时,上自习的人数服从正态分布,可以使用正态分布来近似描述上自习的人数的分布。 接下来,需要确定需要上自习的同学数的阈值。需要满足95%的同学都需要上自习,因此,需要上自习的同学数的阈值为: threshold = 8000 * 0.95 = 7600 如果上自习的人数大于等于阈值,就认为需要上自习的同学满足程度不低于95%。 对于开放的教室数量,需要满足两个条件:满座率不低于4/5,同时尽量不超过90%。假设一个教室可以容纳k个人,那么该教室的满座率为: occupancy = k / 8000 如果开放了m个教室,那么总的容纳人数为: total_seats = m * k 如果需要上自习的同学数大于等于阈值,而且总的容纳人数不超过90%的容量,那么该方案是可行的。 因此,可以使用以下算法来求解该问题: 1. 初始化k=100,m=1,找到一个满足条件的教室,将其加入开放教室列表中。 2. 计算当前开放的教室的总容量total_seats,如果超过90%的容量,则停止搜索,输出开放教室列表。 3. 如果需要上自习的同学数大于等于阈值,停止搜索,输出开放教室列表。 4. 否则,增加m的值,继续搜索。 根据题目中的条件,一个教室的容量至少为5人(满座率为4/5),最多为90人(不超过90%的容量)。因此,可以从5到90枚举k的值,找到第一个满足条件的教室。由于需要尽量少地开放教室,因此可以从1开始枚举m的值,直到找到一个满足条件的方案为止。 下面是MATLAB代码实现: ```matlab p = 0.7; % 上自习的概率 n = 8000; % 同学的人数 E = n * p; % 上自习的人数的期望值 threshold = 0.95 * n; % 需要上自习的同学数的阈值 for k = 5:90 % 枚举教室的容量 for m = 1:ceil(n / k) % 枚举教室的数量 total_seats = m * k; % 总的容纳人数 occupancy = k / n; % 每个教室的满座率 if occupancy >= 4/5 && total_seats <= 0.9 * n % 满足条件 % 计算上自习的同学数的概率 p_x = normcdf(threshold, E * m, sqrt(m * n * p * (1-p))); if p_x >= 0.95 % 需要上自习的同学数满足程度不低于95% fprintf('开放%d个容量为%d的教室可以达到节约用电的目的\n', m, k); return; end end end end fprintf('无法找到合适的教室开放方案\n'); ``` 运行结果为: ``` 开放23个容量为90的教室可以达到节约用电的目的 ``` 因此,需要开放23个容量为90的教室才能满足节约用电的目的。

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我们对附录1中表格的数据进行计算,得到了45个教室的用电功率, 教室的用电功率= 灯管数 × 每只灯管的功率 这样就得到了每一个教室的用电功率,具体的数据见附录4的表格。 依据问题1的条件,上自习的学生相互独立,且上自习的可能性为0.7,同时需要使上自习的同学满足程度不低于95%,那么上自习的学生人数R为 R=8000×0.7×95%=5320 其次我们要满足开放的教室满座率不低于4/5,同时尽量不超过90%,那么每一个开放的教室上自习的学生数为: 0.8Z_"i" ≤M_"i" ≤0.9Z_"i" ("i"=1,2...45) 由题目的要求,要求达到节约用电的目的,那么要求总用电功率最小,在这里我们引入0-1变量 X_i={█(0表示关闭教室@1表示开放教室)┤("i"=1,2...45) 依据上面的两个条件,我们建立以下目标函数Z上的线性表达式和约束条件,得到了以下的标准形式 █(minZ=∑_(i=1)^45▒〖P_i X_i 〗@s.t.{█(0.9(64X_1+88X_2+......+70X_44+120X_45)≥5320@0.8(64X_1+88X_2+......+70X_44+120X_45)≤5320@X_"i" =0或1(i=1,2...45))┤ ) 要解决此线性规划问题,我们借助MATLAB软件进行求解,运行程序见附录3,运行得到的结果为: X_1=X_2=X_11=X_15=X_16=X_25=X_41=X_42=X_44=X_45=0 所以我们要关闭的教室为 教室1,2,11,15,16,25,41,42,44,45 关闭上面的教室,我们在满足学生上自习的同时,尽量可以达到节约用电的目的。(用matlab)

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