高二 第三章 第三節(jié) 系統(tǒng)優(yōu)化

第三節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)|教育教學(xué)培訓(xùn)|信息化|微課EDUCATION20故事引入戰(zhàn)國時(shí)代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場各出一匹馬，分三場進(jìn)行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢輸。一日，田忌的賓客、對(duì)軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個(gè)主意，結(jié)果以二比一贏了齊王。以上各方案中，齊王與田忌的賽馬結(jié)局有以3：0贏的，也有以2：1贏的，但只有一種情況是田忌以2：1取勝于齊王的，孫臏正是把這種方案推薦給了田忌，就是上述紅色箭頭的方案。

優(yōu)化就是要在給定的約束條件下確定優(yōu)化目標(biāo)，找到某種方案去求解問題，并得到最優(yōu)效果。這種問題就是優(yōu)化問題；這種方案就是優(yōu)化方案。

求解優(yōu)化問題時(shí)，一要清楚優(yōu)化的目的是什么；二是清楚問題潛在的一些約束因素是什么。建造隔音墻改善車流噪聲污染選擇合適的優(yōu)化方法—建隔音墻建隔音墻的技術(shù)要點(diǎn)隔音墻的本質(zhì)是改變?cè)肼暤膫鞑ネ緩剑赃_(dá)到改善道路兩側(cè)環(huán)境的目的。一般要考慮以下技術(shù)要點(diǎn)：（1）具體測(cè)量噪聲嚴(yán)重程序。（2）建立隔音墻防噪聲的數(shù)學(xué)模型及墻體參數(shù)關(guān)系條件，求其數(shù)學(xué)解。（3）從系統(tǒng)優(yōu)化的角度考慮，要做到投入最小和效果最好。（4）做必要的驗(yàn)證試驗(yàn)，如計(jì)算機(jī)仿真等。（1）墻體結(jié)構(gòu)與材料，這與上面的定量計(jì)算相關(guān)。（2）美觀，形成一道特殊的風(fēng)景線。（3）效果，可實(shí)測(cè)建隔音墻前后的噪聲影響大小。

系統(tǒng)優(yōu)化的意義就是以較小的投入獲得最佳效益或最佳功能。實(shí)施優(yōu)化探究任務(wù)—課程表編排優(yōu)化試驗(yàn)內(nèi)容與要求：試驗(yàn)對(duì)象：高一年級(jí)課程表。試驗(yàn)?zāi)康模后w驗(yàn)如何讓課程表發(fā)揮最佳效能。試驗(yàn)前準(zhǔn)備：（1）收集高一年級(jí)各班同時(shí)期的周課程表。（2）向有關(guān)方面調(diào)查與課程表有關(guān)的情況。（3）向有關(guān)教師請(qǐng)教課程表編排方面的經(jīng)驗(yàn)。為本村筑通一條致富路（1）需要進(jìn)行優(yōu)化的問題交通閉塞是本村系統(tǒng)需要進(jìn)行優(yōu)化的問題。（2）選擇合適的優(yōu)化方法——優(yōu)化的方略與籌謀決策修路，以改善本村與外界的交通聯(lián)系，這是正確的優(yōu)化方略和優(yōu)化方法。影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素與最優(yōu)方法步驟作用勘測(cè)收集資料和數(shù)據(jù)預(yù)算土石方、器材種類與數(shù)量、人力數(shù)量、經(jīng)費(fèi)選擇合適的筑路方法和計(jì)劃根據(jù)人、物、財(cái)?shù)惹闆r綜合考慮后確定驗(yàn)證與實(shí)施條件校驗(yàn)、實(shí)施與調(diào)整總之，以最小的投入獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，就是最優(yōu)化決策之一。優(yōu)化活動(dòng)不是一次性的活動(dòng)，是不斷迭代更新的過程。影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素

首先是優(yōu)化追求的目標(biāo)要適度。

其次是實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化。希望取得的效果達(dá)到最大，而投入最小之比稱為效耗比；

再次系統(tǒng)優(yōu)化離不開條件。條件是否具備直接影響優(yōu)化。

最后某些不確定性或不可預(yù)見的因素也會(huì)影響系統(tǒng)優(yōu)化。

所以，在優(yōu)化實(shí)施過程中，要及時(shí)調(diào)整計(jì)劃與方法，回到優(yōu)化之路。

最優(yōu)化的一般步驟（1）提出需要最優(yōu)化的問題，收集相關(guān)數(shù)據(jù)和資料。（2）確定變量，建立定量計(jì)算方程和有關(guān)約束條件。（3）選擇合適的最優(yōu)化方法。（4）解方程，校驗(yàn)解的最優(yōu)性。（5）實(shí)施。1.拿手機(jī)走天下，如圖所示是一款新型電動(dòng)輪椅，可以通過手機(jī)控制方向與速度，使用非常方便。對(duì)手機(jī)和電動(dòng)輪椅組成的這個(gè)系統(tǒng)，下列說法不合理的是()A電動(dòng)輪的各組成部分相互影響體現(xiàn)了系統(tǒng)的相關(guān)性B通過手機(jī)控制電動(dòng)輪椅的方向與連度，體現(xiàn)了系統(tǒng)的目的性C電動(dòng)輪椅在草地石子路上也能如覆平地，體現(xiàn)了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性D電動(dòng)輪椅造型時(shí)尚，操作方便，體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性2、三葉草公司生產(chǎn)臺(tái)燈的原流程為圖1，經(jīng)過優(yōu)化后為圖2，節(jié)約了時(shí)間，提高了工作效率。這種優(yōu)化屬于()A技術(shù)優(yōu)化B質(zhì)量優(yōu)化C工期優(yōu)化D成本優(yōu)化3、系統(tǒng)中影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素，是指對(duì)系統(tǒng)的結(jié)果產(chǎn)生影響并且可以認(rèn)為調(diào)節(jié)的因素，山東某地區(qū)因地制宜采取了麥、棉、瓜、玉米的套種模式，在正常天氣條件下，按照耕種的技術(shù)要求操作，平均每畝收成比原先提高了百分之五，在此農(nóng)作物種系統(tǒng)的優(yōu)化中，影響因素是（）A、農(nóng)作物的生長特性B氣候C天氣D套種技術(shù)4、要準(zhǔn)備做早飯，需要用到如下步驟：燒開水15分鐘，擦桌椅8分鐘，準(zhǔn)備暖瓶1分鐘，灌開水2分鐘，買油條10分鐘，煮牛奶7分鐘，如果灶具上只有一個(gè)爐頭，干完這些事情最少花費(fèi)多少分鐘？（）A、22B、25C、43D、215.小明設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)澆花系統(tǒng),上盆用來栽種花卉,下盆通過自動(dòng)水位控制裝置蓄水。利用棉線的毛細(xì)現(xiàn)象為上盆供水。關(guān)于該系統(tǒng)下列說法正確的是（）A棉線脫落不影響系統(tǒng)正常工作。B上盆和下盆之間相互依存相互作用。C自動(dòng)水位控制裝置可以看成是其子系統(tǒng)。D棉線是該系統(tǒng)的一個(gè)組成元素6.為了校園綠化，維護(hù)校園綠色生態(tài)環(huán)境的水塔澆灌系統(tǒng)屬于人造系統(tǒng)()A正確B錯(cuò)誤7.太陽能草坪燈，根據(jù)系統(tǒng)分類，它屬于（）A封閉系統(tǒng)B人造系統(tǒng)C自然系統(tǒng)D抽象系統(tǒng)8.如圖所示是一款新型智能體感代步車，能艱據(jù)人體姿勢(shì)的變化自動(dòng)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等操作，起到代步的作用。這主要體現(xiàn)了系統(tǒng)的（）A相關(guān)性B環(huán)境適應(yīng)性C整體性D、目的性9.判斷一個(gè)物體是不是系統(tǒng)需要遵循一定的規(guī)則。鼠標(biāo)可以看成是一個(gè)系統(tǒng)，判斷其構(gòu)成系統(tǒng)的依據(jù)有（）A鼠標(biāo)的整體功能是各組成要素所沒有的

B鼠標(biāo)的外形設(shè)計(jì)

C由按鍵、、滾輪、電路等要素構(gòu)成D鼠標(biāo)的組成要素之間相互聯(lián)系、相互作用10.自行車是常用的交通工具。從功能的角度可以將自行車系統(tǒng)分為若干子系統(tǒng)。腳蹬、鏈輪、鏈條、飛輪等構(gòu)成了自行車的()A剎車子系統(tǒng)B承重子系統(tǒng)C傳動(dòng)子系統(tǒng)D轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)11.苗圃智能灌溉系統(tǒng)功能很強(qiáng)大。系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的氣象、土壤、植物等信息，控制灌溉設(shè)備工作，使土壤保持合適的濕度，從而達(dá)到節(jié)水節(jié)肥的目的。為了提高該系統(tǒng)的性能，需要進(jìn)一步優(yōu)化。下列不屬于影響該系統(tǒng)優(yōu)化的因素是()A無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量B灌溉設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量C天氣和植物的生長待性D對(duì)氣象、土壤、植物的監(jiān)測(cè)精度12.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并能存儲(chǔ)電能，該系統(tǒng)由光伏組件、控制器和蓄電池組等部分組成。從系統(tǒng)的角度理解，下列說法不正確的是（）A離網(wǎng)逆變器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致某個(gè)交流負(fù)載損壞，這體現(xiàn)了系統(tǒng)的相關(guān)性B該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這體現(xiàn)了系統(tǒng)的目的性C電子線路會(huì)隨使用時(shí)間的延長而老化，這體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性D光伏組件能適應(yīng)不同的氣候條件，體現(xiàn)了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性13.近期有一個(gè)公園里氫氣球鋼纜斷裂,導(dǎo)致一大人和一小孩雙雙墜亡。如圖所示的懸索橋,若其中一根鋼纜發(fā)生斷裂，則會(huì)影響到整座橋的正常使用，甚至導(dǎo)致事故的發(fā)生，這主要體現(xiàn)了系統(tǒng)的()A相關(guān)性B環(huán)境適應(yīng)性

C目的性D整體性14.使用臺(tái)式機(jī)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)降溫風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的噪音。臺(tái)式電腦上的散熱風(fēng)扇有時(shí)轉(zhuǎn)的快，有時(shí)轉(zhuǎn)的慢。這體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性()A正確B錯(cuò)誤15.下列各類系統(tǒng)中，屬于自然系統(tǒng)的是()A原始森林B蛟龍?zhí)枬撏智能大樓D家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)16.2013年6月11日，神舟十號(hào)飛船從酒泉衛(wèi)是發(fā)射中心發(fā)射升空，在軌飛行期間，飛船與天宮一號(hào)進(jìn)行了交會(huì)對(duì)接。航天員王亞平在天官一號(hào)中開展了一系列空間科學(xué)試驗(yàn)，并進(jìn)行了太空授課。從系統(tǒng)的角度分析，下列說法正確的是()A天宮一號(hào)是個(gè)實(shí)體的開放系統(tǒng)B天宮一號(hào)是一個(gè)抽象的封閉系統(tǒng)C天宮一號(hào)是一個(gè)實(shí)體的封閉系統(tǒng)D天宮一號(hào)是個(gè)抽象的開放系統(tǒng)17.我國有悠久的歷史，也有數(shù)不清的歷史典故。以下歷史典故中主要體現(xiàn)了系統(tǒng)分析思想的是()A刻丹求劍B掩耳盜鈴C守株待免D田忌賽馬18.挑戰(zhàn)者號(hào)航天機(jī)在進(jìn)行第10次大空任務(wù)時(shí)，由于右側(cè)固態(tài)火箭推進(jìn)器里面的一個(gè)O形環(huán)失效，造成一連串的故障，在升空73秒后爆炸解體墜毀，這個(gè)案例主要體現(xiàn)的系統(tǒng)的特性是()A相關(guān)性B目的性

C環(huán)境適應(yīng)性D整體性19.系統(tǒng)分析就是完整地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決問題。通過上述說法判斷下列項(xiàng)目沒有運(yùn)用系統(tǒng)分析思想的是（）A交通運(yùn)輸部全國高鐵網(wǎng)絡(luò)B山東省政府制定新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換實(shí)施方案C醫(yī)生操作3D打印機(jī)打印人造血管D政府相關(guān)部門制定城市棚戶區(qū)改造方案20.進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化的目的以是以最少的成本獲得最大的利潤，以最短的工期完成更多的工程量，最少的能耗生產(chǎn)更多的產(chǎn)品（

）A正確

B錯(cuò)誤21.汽車變速箱由許多齒輪組成，其中任何一個(gè)齒輪的損壞都會(huì)影響汽車的正常行駛，這說明系統(tǒng)具有（）A相關(guān)性B目的性

C環(huán)境適應(yīng)性D整體性22.都江堰是我國古代一個(gè)