数学建模作业题

发布 2020-04-15 15:02:28 阅读 5954

作者:刘美华、刘文昌、肖逸飞

石工十四班。

数学建模作业。

上图是某学校学生宿舍的平面示意图,学校准备进行统一装修,其中地面将采用818mm×355mm的地板砖铺设卧室,615mm×180mm的地板砖铺设洗手间,地板砖可任意切割,要求在不考虑墙体宽度的情况下,如何铺设使得地板砖使用的块数最少。

问题分析用两种不同的地板砖铺卧室与洗手间,两者之间互不影响,地板砖可以任意切割,尽量保持地板砖的完整性,横着铺的不能铺了再竖着铺,直到不能在用整的瓷砖,这样应该可以找到用地板砖块数最少的方案。

问题假设宿舍长为l,宽为d,洗手间为正方形,边长为a,卧室用的瓷砖长为l1 ,宽为d1,洗手间用的瓷砖长为l2,宽为d2。

模型建立给出以下记号,瓷砖总块数为n,卧室用了x块,洗手间用了y块。

洗手间块数y:n1,n2表示先先横着铺用的行数与列数(取整数)

n2*l2<=a

n2+1)*l2>a

n1*d2>=a

n1-1)*d2n3表示后来竖着铺时的列数(取整数),n4表示后来竖着铺时的行数。

显然,n4=n2

n3*d2>=a-n2*l2

n3-1)*d2n5 表示最后需要切割来铺满的块数。

a- n2*l2)2<=n5*l2 d2+(n1*d2-a)*l2*n2+(n3*d2+n2*l2-a)*l2

a- n2*l2)2>(n5-1)*l2 d2+(n1*d2-a)*l2*n2+(n3*d2+n2*l2-a)*l2

min(y)=n1*n2+n3*n4+n5

卧室的块数x:从右向左铺,首先铺的列数为n1,行数为n2

n2*d1>=d

n2-1)*d1n1*l1<=l-a

n1+1)*l1>l-a

在铺左半部分行数为n3,列数为n4

n3*l1<=l-n1l1

n3+1)*l1>l-n1l1

n4*d1<=d-a

n4+1)*d1>d-a

铺剩余部分需要整数块数为n5

l*d-a2-n1*n2*l1*d1-n3*n4*l1*d1<=n5*l1*d1+n1*(n2*d1-d)*l1

l*d-a2-n1*n2*l1*d1-n3*n4*l1*d1>(n5-1)*l1*d1+n1*(n2*d1-d)*l1

min(x)=n1*n2+n3*n4+n5

模型求解 min(n)=min(x)+min(y)

代入l=10m,d=6m,a=3m,l1=0.818m,d1=0.355m,l2=0.615m,d2=0.180m

得min(n)=258块。

模型检验根据总面积,与瓷砖的面积可得,min(n)=(3*3)/(0.615*0.180)(取整)+(3*3+6*7)/(0.

818*0.355)(取整)=258,符合我们的模型。

灰色与绿色为整块,其它未切割后拼图。

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