【答案】
分析 5個人排隊一共有5×4×3×2×1=120種順序,把所有情形的時間總和都計算出來,就太繁瑣了.憑直覺,應該把打水時間少的人排在前面所費的總時間會省些.考慮用“逐步調整”法來嚴格求解.
解:首先證明要使所費總時間最省,應該把打水時間需1分鐘的人排在第一位置.
假如第一位置的人打水時間要a分鐘(其中2≤a≤5),而打水需1分鐘的人排在第b位(其中2≤b≤5).我們將這兩個人位置交換,其他三人位置不變動.這樣調整以后第b位后面的人每人排隊打水所費的時間與調整前相同,并且前b個人每人打水所費時間也未受影響,但是第二位至第b位的人排隊等候的時間都減少了(a-1)分鐘,這說明調整后五個人排隊和打水時間的總和減少了.換言之,把打水需1分鐘的人排在第一位置所費總時間最省.
其次,根據同樣道理,再將打水需2分鐘的人調整到第二位置;將打水需3、4、5分鐘的人逐次調整到第三、四、五位.所以將五人按照打水所需時間由少到多的順序排隊,所費時間最省.這樣得出5人排隊和打水時間總和的最小值是
1×5+2×4+3×3+4×2+5×1=35(分鐘).
說明:本題涉及到排序不等式,有興趣的讀者可參閱高年級的數學奧林匹克教材.排隊提水的問題,在其他一些場合也是會遇到的.例如,有一臺機床要加工n個工件,每個工件需要的加工時間不一樣,問應該按照什么次序加工,才能使總的等待時間最短.
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