小学奥数统筹规划题库教师版

8-4统筹规划

知识点说明：

统筹学是一门数学学科，但它在许多的领域都在使用，在生活中有很多事情要去做时，科学的安排好先后顺序，能够提高我们的工作效率．我国著名数学家华罗庚教授生前十分重视数学的应用，并亲自带领小分队推广优选法、统筹法，使数学直接为国民经济发展服务，他在中学语文课本中，曾有一篇名为《统筹原理》的文章详，细介绍了统筹方法和指导意义．运筹学是利用数学来研究人力、物力的运用和筹划，使它们能发挥最大效率的科学。它包含的容非常广泛，例如物资调运、场地设置、工作分配、排队、对策、实验最优等等，每类问题都有特定的解法。运筹学作为一门科学，要运用各种初等的和高等的数学知识及方法，但是其中分析问题的某些朴素的思想方法，如高效率优先的原则、调整比较的思想、尝试探索的方法等，都是我们小学生能够掌握的。这些来源于生活实际的问题，正是启发同学们学数学、用数学最好的思维锻炼题目。

本讲主要讲统筹安排问题、排队问题、最短路线问题、场地设置问题等。这些都是人们日常生活、工作中经常碰到的问题，怎样才能把它们安排得更合理，多快好省地办事，就是这讲涉及的问题。

“节省跑空车的距离”是物资调运问题的一个原则。

“发生对流的调运方案”不可能是最优方案。

“小往大靠，支往干靠”。

板块一、合理安排时间

【例 1】一只平底锅上最多只能煎两饼，用它煎1饼需要2分钟(正面、反面各1分钟)．问：煎3饼需几分钟？怎样煎？

【解析】因为这只平底锅上可煎两只饼，如果只煎1个饼，显然需要2分钟；如果煎2个饼，仍然需要2

分钟；如果煎3个饼，所以容易想到：先把两饼一起煎，需2分钟；再煎第3只，仍需2分钟，共需4分钟，但这不是最省时间的办法．最优方法应该是：首先煎第1号、第2号饼的正面用1分钟；其次煎第1号饼的反面及第3号饼的正面又用1分钟；最后煎第2号、第3号饼的反面再用1分钟；这样总共只用3分钟就煎好了3个饼．(因为每只饼都有正反两面，3只饼共6面，1分钟可煎2面，煎6面只需3钟．)

【巩固】(2000年《小学生数学报》数学邀请赛)烙饼需要烙它的正、反面，如果烙熟一块饼的正、反面，各用去3分钟，那么用一次可容下2块饼的锅来烙21块饼，至少需要多少分钟？

【解析】先将两块饼同时放人锅一起烙，3分钟后两块饼都熟了一面，这时取出一块，第二块翻个身，再

放人第三块，又烙了3分钟，第二块已烙熟取出，第三块翻个身，再将第一块放入烙另一面，再烙3分钟，锅的两块饼均已烙熟．这样烙3块饼，用去9分钟，所以烙21块饼，至少用÷?=(分钟)．

213963

【巩固】一只平底锅上最多只能煎两饼，用它煎1饼需要2分钟(正面、反面各1分钟)．问：煎2009饼需几分钟？

【解析】我们归纳出煎1、2、3个饼分别需要2、2、3分钟，我们可以继续往下分析，煎4个饼最少需要4分钟，煎5个饼需要325

+÷?=

+=分钟，煎6个饼需要6226

÷?=分钟，煎7个饼需要34227分钟，那么煎2009个饼至少需要2009分钟．

【例 2】星期天妈妈要做好多事情。擦玻璃要20分钟，收拾厨房要15分钟，洗脏衣服的领子、袖口要10分钟，打开全自动洗衣机洗衣服要40分钟，晾衣服要10分钟。妈妈干完所有这些事情最少

用多长时间？

【解析】如果按照题目告诉的几件事，一件一件去做，要95分钟。要想节约时间，就要想想在哪段时间

里闲着，能否利用闲着的时间做其它事。最合理的安排是：先洗脏衣服的领子和袖口，接着打开全自动洗衣机洗衣服，在洗衣服的40分钟擦玻璃和收拾厨房，最后晾衣服，共需60分钟（见下图）。

【巩固】小明在家的一面墙上贴奖状，一共有32，给一奖状涂满胶水需要2分钟，涂完胶水后要过2分钟才能往墙上贴，贴的过程需要1分钟，但是如果等待超过6分钟的话胶水就会干掉不能再贴，问：小明最快用多长时间能贴完所有的奖状？

【解析】用最短时间贴完所有的奖状就相当于问如何最节省时间，这道题目应该从反面来考虑：时间如果浪费了，会浪费在等待上，也就是说如果不想浪费时间，我们最需要做的就是不能等待．那么可以试验一下，当第一奖状涂完的时候，这时候不能贴也不能等那么就只能继续涂下一，等第二涂完了就可以继续贴，但是这样下去到了最后一的时候还是需要等待胶水可以粘贴的一段时间．

那么继续试验先涂第一A然后涂B，然后涂C，这时候A等待了4分钟马上贴上，再涂一D马上贴上已经等待了5分钟的B，再涂一E贴上已经等待6分钟的C(题目中说等待超过6分钟就不可以，那么等于六分钟应是可以的)这样一直下去，会使每一奖状花费的时间就只有涂的2分钟和贴的1分钟，那么总时间是96分钟．

【例 3】小明骑在牛背上赶牛过河．共有甲、乙、丙、丁4头牛．甲牛过河需要1分钟，乙牛过河需要2分钟，丙牛过河需要5分钟，丁牛过河需要6分钟．每次只能赶两头牛过河，那么小明要把

这4头牛都赶到对岸，最小要用多少分钟？

【解析】要想用最少的时间，4头牛都能过河，保证时间最短：

第一步：甲与乙一起过河，并由小明骑甲牛返回，共用：213

+=(分钟)；

第二步：返回原地的小明再骑丙与丁过河后再骑乙牛返回，共用了628

+=(分钟)；

第三步：最后小明骑甲与乙一起过河用了2分钟；

所以，小明要把这4头牛都赶到对岸，最小要用38213

++=(分钟)．

【例 4】有四个人在晚上准备通过一座摇摇欲坠的小桥．此桥每次只能让2个人同时通过，否则桥会倒塌．过桥的人必须要用到手电筒，不然会一脚踏空．只有一个手电筒．4个人的行走速度不同：小强用1分种就可以过桥，中强要2分中，大强要5分中，最慢的太强需要10分中．17分钟

后桥就要倒塌了．请问：4个人要用什么方法才能全部安全过桥？

【解析】小强和中强先过桥，用2分钟；再用小强把电筒送过去，用1分钟，现在由大强跟太强一起过桥，

用10分钟，过去以后叫中强把电筒送给小强用2分钟，最后小强与中强一起过河再用2分钟，他们一起用时间：21102217

++++=(分钟)，正好在桥倒塌的时候全部过河．(时间最短过河的原则是：时间长的一起过，时间短的来回过．这样保证总的时间是最短的)．

【例 5】有一家五口人要在夜晚过一座独木桥．他们家里的老爷爷行动非常不便，过桥需要12分钟；孩子们的父亲贪吃且不爱运动，体重严重超标，过河需要时间也较长，8分钟；母亲则一直坚持

劳作，动作还算敏捷，过桥要6分钟；两个孩子中姐姐需要3分钟，弟弟只要1分钟．当时正

是初一夜晚又是阴天，不要说月亮，连一点星光都没有，真所谓伸手不见五指．所幸的是他们

有一盏油灯，同时可以有两个人借助灯光过桥．但要命的灯油将尽，这盏灯只能再维持30分钟

了！他们焦急万分，该怎样过桥呢？

【解析】首先姐姐跟弟弟一起过，用时3分钟，姐姐再回去送油灯，用时3分钟，老爷爷跟爸爸一起过河，

用时12分钟，弟弟将灯送回去，用时1分钟，弟弟和母亲一起过，用时6分钟，弟弟送灯过河，用时1分钟，最后与姐姐一起过河，用时3分钟．一共用时：3312161329

++++++=(分钟)．最后能够安全全部过河．

【巩固】(迎春杯试题)小强、小明、小红和小蓉4个小朋友效游回家时天色已晚，他们来到一条河的东岸，要通过一座小木桥到西岸，但是他们4个人只有一个手电筒，由于桥的承重量小，每次只

能过2人，因此必须先由2个人拿着手电筒过桥，并由1个人再将手电筒送回，再由2个人拿

着手电筒过桥……直到4人都通过小木桥．已知，小强单独过桥要1分钟；小明单独过桥要1.5

分钟；小红单独过桥要2分钟；小蓉单独过桥要2.5分钟．那么，4个人都通过小木桥，最少要

多少分钟？

【解析】方法一：要想用最少的时间，4人都通过小木桥，可采用让过桥最快的小强往返走，将手电筒送回，这样就能保证时间最短了．

第一步：小强与小明一起过桥，并由小强带手电筒返回，共用：1.51 2.5

+=(分钟)；

第二步：返回原地的小强与小红过桥后再返回，共用了213

+=(分钟)；

第三步：最后小强与小蓉一起过桥用了2.5分钟；

所以，4个人都通过小木桥，最少用2.53 2.58

++=(分钟)．

方法二：要想用最少的时间，4人都能过桥，保证时间最短还可以：

第一步：小强与小明一起过桥，并由小强带手电筒返回，共用：1.51 2.5

+=(分钟)；

第二步：返回原地的小红与小蓉过桥后再由小明带手电返回，共用了2.5 1.54

+=(分钟)；

第三步：最后小强与小小明一起过桥用了1.5分钟；

所以，4个人都通过小木桥，最少用2.54 1.58

++=(分钟)．

【例 6】有甲、乙两个水龙头，6个人各拿一只水桶到水龙头接水，水龙头注满6个人的水桶所需时间分别是5分钟、4分钟、3分钟、10分钟、7分钟、6分钟．怎么安排这6个人打水，才能使他

们等候的总时间最短，最短的时间是多少？

【解析】一人打水时，其他人需等待，为使总的等待时间尽量短，应让打水所需时间少的人先打．安排需3分钟的，然后5分钟的，最后7分钟的在甲水龙头打；安排需4分钟的，然后6分钟的，最后10分钟的在乙水龙头打；在甲水龙头3分钟的人打时，有2人等待，占用三人的时间和为(33

?)分；然后，需 5分钟的人打水，有1人等待，占用两人的时间和为(52

?)分；最后，需7分钟的人打水，无人等待．甲水龙头打水的三个人，共用(33527

?+?+)分，乙水龙头的三人，共用(436210

?+?+)分．总的占用时间为(分)．

【巩固】6个人各拿一只水桶到水龙头接水，水龙头注满6个人的水桶所需时间分别是5分钟、4分钟、3分钟、10分钟、7分钟、6分钟．现在只有这一个水龙头可用，问怎样安排这6人的打水次序，可使他们总的等候时间最短？这个最短时间是多少？

【解析】第一个人接水时，包括他本人在，共有6个人等候，第二个人接水时，有5个人等候；L L第6个人接水时，只有他1个人等候．可见，等候的人越多(一开始时)，接水时间应当越短，这样总的等候时间才会最少，因此，应当把接水时间按从少到多顺序排列等候接水，这个最短时间是

?+?+?+?+?+=(分)．

364554637210100

【巩固】 理发室里有甲、乙两位理发师，同时来了五位顾客，根据他们所要理的发型，分别需要10、12、

15、20和24分钟，怎样安排他们理发的顺序，才能使这五人理发和等候所用时间的总和最少？

最少时间为多少？

【解析】 一人理发时，其他人需等待，为使总的等待时间尽量短，应让理发所需时间少的人先理．甲先给

需10分钟的人理发，然后15分钟的，最后24分钟的；乙先给需12分钟的人理发，然后20分

钟的，甲给需10分钟的人理发时，有2人等待，占用三人的时间和为(103?)分；然后，甲给需 15分钟的人理发，有1人等待，占用两人的时间和为(152?)分；最后，甲给需 24分钟的人理

发，无人等待．甲理发的三个人，共用(10315224?+?+)分，乙理发的两个人，共用(12220?+)

分．总的占用时间为1031522412220128?+?++?+=（）（）(分)．

【例 7】 (101培训试题)车间里有五台车床同时出现故障，已知第一台到第五台修复时间依次为18，30，

17，25，20分钟，每台车床停产一分钟造成经济损失5元．现有两名工作效率相同的修理工，

⑴ 怎样安排才能使得经济损失最少？⑵ 怎样安排才能使从开始维修到维修结束历时最短？

【解析】 ⑴ 一人修17、20、30，另一人修18、25 ；最少的经济损失为：51732023018225??+?++?+（）

910=(元)．

⑵ 因为1830172520255++++÷=（）(分)，经过组合，一人修需18，17和20分钟的三台，另

一人修需30和25分钟的两台，修复时间最短，为55分钟．

【例 8】 (三帆中学入学考试试题)设有十个人各拿着一只提桶同时到水龙头前打水，设水龙头注满第一

个人的桶需要1分钟，注满第二个人的桶需要2分钟，……．如此下去，当只有两个水龙头时，

如何巧妙安排这十个人打水，使他们总的费时时间最少？最少的时间是多少？

【解析】 要想总的时间最少，应该安排打水时间少的人先来打水，下面给出排队方式：

显然计算总时间时，1、2计算了5次，3、4计算了4次，5、6计算了3次，7、8计算了2次，

9、10计算了1次．所以有最短时间为1253445637829101125

+?++?++?++?++?=（）（）（）（）（）分钟．

【例 9】 (小学数学报试题)右图是一道路示意图，每段路上的数字表示小明走这段路所需要的时间(单

位：分)．小明从A 到B 最快要几分钟？

H G

F E D C B A 75650

4

6463

3

41

【解析】 我们采用分析排除法，将道路图逐步简化．从A 到O 有两条路，A →C →O 用6分钟，A →F →O 用7

分钟，排除后者，可将FO 抹去，但AF 不能抹去，因为从A 到B 还有其它路线经过AF ，简化为图

⑴．从A 到E 还剩两条路，A →C →G →E 用12分钟，A →C →O →E 用10分钟，排除前者，可将CG ，GE 抹去，简化为图⑵．从A 到D 还剩两条路，A →C →O →D 用12分钟，A →H →D 用13分钟，排除

后者，可将AH ，HD 抹去，简化为图⑶．从A 到B 还剩两条路，A →C →O →E →B 用17分钟，A →C

→O →D →B 用16分钟，排除前者，可将OE ，EB 抹去，简化为图⑷．

小明按A →C →O →D →B 走最快，用16分钟．

（4）（3）

（2）（1）55

D C B A O 6411464O 7A B C D

E H

F E D C B A 7O 46467117

6464O 56

57A B C

D E

F

G H

⑴ ⑵ ⑶ ⑷

【巩固】 (十一学校考题)下图为某三岔路交通环岛的简化模型，在某高峰时段，单位时间进出路口A ，B ，

C 的机动车辆数如图所示，图中1x ，2x ，3x 分别表示该时段单位时间通过路段AB ，BC ，CA 的机

动车辆数(假设：单位时间，在上述路段中，同一路段上驶入与驶出的车辆数相等)，问：1x ，2x ，

3x 的大小关系．

505530

35

3020

X 3

X 2X 1

【解析】 13355505x x x =-+=-，211203010x x x =-+=+，32235305x x x =-+=-，所以231x x x >>

【例 10】 某人从住地外出有两种方案，一种是骑自行车去，另一种是乘公共汽车去.显然公共汽车的速度

比自行车速度快，但乘公共汽车有一个等候时间(候车时间可以看成是固定不变的)，在任何情

况下，他总是采用时间最少的最佳方案.下表表示他到达A 、B 、C 三地采用最佳方案所需要的时

间.为了到达离住地8千米的地方，他需要花多少时间？并简述理由.

【解析】 显然A 、B 两地所需时间与路程不成比例，所以不可能为A 、B 两地均为骑自行车．

①．如果A 、B 两地均采用公共汽车，那么到达B 地比A 地多1千米，多用15.5－12＝3.5分钟，即公共汽车行1千米需3.5分钟，则等候时间为12－2×3.5＝5分钟．

当达到A 、B 两个较短的路程都采用公共汽车，那么到达C 地采用的方式一定也是公共汽车，于

是所需时间为4×3.5+5＝19分钟，与题中条件不符，所以开始假设不成立；

②．所以只能是到达A 采用自行车，到达B 采用公共汽车，则C 地采用的也是公共汽车．

由C 地比B 地多1千米，多18－15.5＝2.5分钟，那么行3千米所需时间为3×2.5＝7.5分钟，

等候时间为15.5－7.5＝8分钟．那么行至8千米的路程及等候时间为8×2.5+8＝28分钟．

板块二、合理安排地点

【例 11】 如图，在街道上有A 、B 、C 、D 、E 、F 六栋居民楼，现在设立一个公交站，要想使居民到达车站

的距离之和最短，车站应该设在何处？

【解析】找最中间的那栋楼，可这时最中间的楼有两个，这该怎么办呢？其实经过研究发现，建在这两个

楼都一样，路程和最短，所以可以建在C或D．如果我们只要求建在这条道路上的一点即可，那么CD之间及点C、D均可．

【巩固】如图，在街道上有A、B、C、D、E五栋居民楼，为使五栋楼的居民到车站的距离之和最短，车站应立于何处？

【解析】条件中只有五个楼的名字和排列顺序，楼与楼的距离也不确定．那么我们先来分析一下A、E两

个点，不论这个车站放在AE之间的那一点，A到车站的距离加上E到车站的距离就是AE的长度，也就是说车站放在哪儿不会影响这两个点到车站的距离之和；那么我们就使其他的3个点到车站的距离之和最短，再看为了使B、D两个到车站的距离之和小，应把车站放在BD之间．同理，只要是在BD之间，B、D到车站的距离之和也是不变的，等于BD．最后，只需要考虑C点到车站的距离最近就行了．那么当然也就是把车站放在C点了．这里就体现了一个“向中心靠拢的思想”．

【巩固】有1993名少先队员分散在一条公路上值勤宣传交通法规，问完成任务后应该在公路的什么地点集合，可以使他们从各自的宣传岗位沿公路走到集合地点的路程总和最小？

【解析】由于1993数目较大，不易解决．我们先从人数较小的情况入手．

当只有2个人时，设2人宣传岗位分别为A1和A2（如上图），显然集合地点选在A1点或A2点或者A1A2之间的任何一个地点都可以．因为由A1、A2出发的人走过的路程总和都等于A1A2．

当有3个人时，则集合地点应该选在A2点（如上图）．因为若集合地点选在A1A2之间的B点，那时3个人所走的路程总和是A1B+A2B+A3B=（A1B+A3B）+A2B=A1A3+A2B；

若集合地点选在A2A3之间的C点，那时3个人所走的路程总和是：A1C+A2C+A3C=（A1C+A3C）+A2C=A1A3+A2C；而集合地点选在A2点时，3个人所走路程总和仅是A1A3．当然A1A3比A1A3+A2B 及A1A3+A2C都小．

当有4个人时，由于集合地点无论选在A1A4之间的任何位置，对A1、A4岗位上的人来说，这2人走的路程和都是A1A4（如上图）．因此，集合地点的选取只影响A2、A3岗位上的人所走的路程，这就是说，问题转化为“2个人站在A2和A3岗位的情形”．根据上面已讨论的结论可知，集合地点应选在A2或A3或者A2A3之间任何地点．

当有5个人时，类似地可把问题转化为“ 3个人站在A2、A3、A4岗位的情形”（如下图）根据已讨论的结论可知，集合地点应选在A3点．

依此递推下去，我们就得到一个规律：