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。