“韩信点兵”问题的教学设计
一、给出问题
例:“韩信点兵”问题.(07版高中新教材3,第88页例4)
韩信是汉高祖刘邦手下的大将,他英勇善战,智谋超群,为建立汉朝立下了汗马功劳。据说他在点兵的时候,为了保住军事机密,不让敌人知道部队的实力,采用了下述点兵的方法:先令士兵从1~3报数,结果最后一个士兵报2;再令士兵从1~5报数,结果最后一位士兵报到3;又令士兵从1~7报数,结果最后一个士兵报4.这样,韩信很快地就算出了部队士兵的总人数。请设计一个算法,求出士兵至少有多少人。
何为算法,粗略地讲,是为解决一个特定问题而采取的确定的有限的步骤。做任何事情都应先有解决问题的具体的思路。
下面就来讨论“韩信点兵”问题。
二、寻路求解
“韩信点兵”时采用的是循环数点名法:即士兵从1报到3,再从1又报到3,横排按顺S报数继续,……,直到最后一位士兵报出数2停止。这个报数点名的过程包含着一个简单的数学问题:若设士兵总人数为N,则N=3K1+2(K1=0,1,2,…)其中K1为报名时循环的次数。这样若是循环1到5的正整数报数点名,则士兵总人数为N=5K2+3(K2=0,1,2,…),若采用循环1到7报数点名,则士兵总人数为N=7K3+4(K3=0,1,2,…).显然,满足上面三个条件中任意一个(或2个或3个)都不能确定士兵总人数N.理由很简单,从方程求解的角度来分析上面的三个条件,即满足
N=3K1+2(K1=0,1,2,…)

(I)
N=5K2+3(K2=0,1,2,…)

(II)
N=7K3+4(K3=0,1,2,…)

(III)
当满足一个条件时,相当于二元一次方程求正整数解,没有确定解;当满足其中任两个条件时,相当于两个三元一次方程组求正整数解,一般情况下无定解;当满足三个条件时相当于三个四元一次方程组求正整数解,通常一般情形也无定解。通过以上的分析尽管这些条件虽不能确定具体的数,但可相应地说明该数具有的一些特点。比如满足条件I,可由小到大列出2,5,8,11,14,…一列数,至此,基本上搞清了“韩信点兵”问题揭示的一个简单的数学问题。即知余数和除数确定最小的被除数。
继续从数学的角度来探讨这个问题,即由N=3K1+2(K1=0,1,2,…);
N=5K2+3(K2=0,1,2,…);
N=7K3+4 (K3=0,1,2,…)可变形出(N-2)(N-3)(N-4)=3×5×7K1K2K3(*),求Nmin.由(*)可以发现求Nmin有一定的困难。但欣慰的是在对该问题的分析过程中知道,它总可以分解为五个小问题,每个小问题的解决有相应确定的步骤,这就提醒我们可设计一个算法,借助计算机来求解这个问题的解Nmin.
下面将要解决该问题具体的求解步骤问题。
三、算法设计
如何用自然语言表示该问题的算法呢?可以考虑从特殊的正整数序列中筛选出符合要求的数。
第一步易实现确定最小的除3余2的正整数为2;第二步依次加3得出除3余2的一列数(通项式N=3K1+2,K1=0 1,2,…)2,5,8,11,14…,32,35,…,53,56,…;第三步在此列数中确定最小的除以5余3的正整数为8,正整数8既满足条件I,也满足条件II且是最小的符合要求的数,进而产生一个新的正整数数列,依次加15,得到8,23,38,53,…,即可证明满足条件I和条件II,因为
N=15K4+8,(K4=0,1,2,…)
=3×5K4+3×2+2
=3×(5K4+2)+2 (其中5K4+2为正整数)
满足条件I
N=15K4+8,(K4=0,1,2,……)
=5×3K4+5×1+3
=5×(3K4+1)+3

(其中3K4+1为正整数)
满足条件II.
第四步从得到的一列数中找到满足条件III的最小正整数Nmin.这是我们要求的一个数。
在完成了上述步骤后,就找到了所求数53,这5个步骤称为解决“韩信点兵”问题的一个算法。能否在这个算法的基础上做一些优化,以便更简地获得结果呢?
四、优化方案
1.算理拟优化方案
“韩信点兵”问题的算理可从集合的角度去考虑,如附图(略).问题的实质是求对应三个集合的交集中的最小元素问题。该思路能很好的理解“韩信点兵”做法的数学实质。有兴趣的同学可从这方面作一些尝试,找是否有可行的算法,“韩信点兵”问题的算理也可从数列的角度加以考虑,即产生三个数列:
N=3K1+2 (K1=0,1,2,…)
2,5,8,11,14,…,53,…
N=5K2+3

(K2=0,1,2,…)
3,8,13,18,23,28,…,53,…
N=7K3+4

(K4=0,1,2,…)
4,11,18,25,32,…,53,…

从这三个数列中找最小的相同项,即得到53.
2.算法拟优化方案
由(N-2)(N-3)(N-4)=3×5×7K1K2K3知任意改变3,5,7因数的顺序,上面式子不变,因而任取3,5,7的一个排列,就产生类似于上面算法的一个算法,比如,按由大到小即7,5,3步骤也可实现(见教材第89页算法),可见由教材的算理可以有类似的6个元素的全排列种算法。但从本质上说并未真正地优化了算法。但却丰富了该问题的算法。优化算法的思想意识任何时候都应该有。
五、引思启示
(1)“韩信点兵”问题的符合要求的最小正整数53已得到。若要再问还有没有符合要求的其它数?若有第二个数应该是多少?能否找到答案的一个通式来验证。通过“韩信点兵”问题从数学角度加以分析,很快可以得到下面的一个公式,即N=3×5×7K5+53(K5=0,1,2,…),该公式是满足条件I,II,III的通解。可仿上面类似证明。这也说明了用韩信的方法点兵得到的士兵人数是些正整数的集合,因而一个答案是求至少有多少个士兵。从这个例子的分析再次说明了算法是解决某类问题的一系列具体步骤或子程序,只要按这些步骤执行,就能使问题得到解决。
(2)对任何一个数学问题用算法解决都存在一个优化算法的步骤在内。针对某一具体问题的算法,可以通过交流思考,从中去粗取优,存精取巧,做求优求简的改进。寻求新的算法,掌握较成熟的少数算法,将是利用计算机解决问题所需不懈努力的目标。通过例子进一步体会算法的基本思想,体会到一个问题的解决可能存在多种算法,有优劣之分。深切地感受到算法思想在解决一些问题时的优越性、工具性。
杨宏联2019年7月28日该文章发表于《中学数学教学参考》2007年第10期下旬刊
说明:
2007年新版高中数学教材还未试行,那时才开始全员培训高中教师,2007年8月初在宝鸡培训结束后在那个暑假里用一个下午立即写的论文《“韩信点兵”问题的教学设计》,与之相关的各种数学教辅资料还没有出现呢!写论文也是出于当时评审中学数学一级教师的需要。
杨宏联2019年7月31日 https://t.cn/A6PQ6kIC

【丰南区应急局全力保障辖区内防疫物资生产企业安全、高效生产】如果按照与新冠病毒肺炎直接对抗的距离来算,保障防疫物资生产这项工作可能称不上是最前线,可在万众一心对抗疫情的“战役”中,这却是保证打胜仗的关键。兵马未动粮草先行,防疫物资作为全民抗击疫情时的“盔甲”必不可少,抓住了防疫物资的高效、安全生产,也就守住了无数人的生命安全,而为了做好这样的“坚守”,丰南应急人夙兴夜寐,不敢有一丝懈怠。

突发疫情,应急态度稳人心!

“所有人,马上归队!”大年初三早上,75名丰南应急人收到了2020年的第一个紧急通知。疫情突发,当所有人还沉浸在过年的喜庆气氛中时,丰南应急人却匆忙结束了各自的假期,毅然踏上了抗击疫情的“过关”之路。

疫情突发,最急需的是防疫物资,最牵动人心的也是防疫物资的平稳供应,作为丰南区具有KN95防护口罩生产能力的2家企业,唐山普达防护用品厂和唐山市唐丰工业防护制品有限公司能否迅速复产复工成为了丰南区应急管理局紧急集结后的重点工作之一。唐山市政府启动一级响应后,丰南区应急管理局专门成立了驻企帮扶工作组,由局长于春海任组长、监察大队大队长陈孟宇任总指挥,并派出4名有多年工作经验的干部分两组到2家企业对点驻企帮扶,临行前,丰南应急局党组书记张大忠叮嘱:“驻企帮扶的职责一定要履行好,要真正做到护企业安全,保物资生产,帮企业所需,打好这场疫情防控战!”

大年初四一早,陈孟宇和4名驻企队员全部准时到企业“打卡”,“别担心,我们来了就是来帮你们的。”到企业后,驻企帮扶小组立即开始了让企业心安的忙碌指导帮扶。为了保障物资供应,企业扩大生产急需更多的工人,本就是过年期间,加上疫情突发,企业招工实在难,再难也不能慌,想办法是关键!驻企帮扶小组亲自到厂区所在的乡镇协调、动员,广泛发布招工信息,最终用1天的时间帮企业招到了20余名工人。特殊时期,为了解决工人上下班出入村庄不方便的问题,也为了对出入厂区的人员进行更好的管控,驻企帮扶小组还为2家企业工人连夜赶制了283个出入通行证,陈孟宇开玩笑的说,自己从事安全生产工作这么多年,这还是头一次动用手中的权力帮人“开绿灯”。

驻企帮扶小组全心全意为企业帮忙的态度给2家企业吃了定心丸,复工复产顺利完成了,可在紧张的疫情面前,生产期间的防疫安全也成了企业和工人们关注的焦点。陈孟宇说:“企业和工友们为了保障物资供应牺牲在家的时间,辛苦来生产,我们也必须尽力保护好他们的安全,让他们安心生产。”为了这个承诺,驻企帮扶小组时时指导协助企业做好自身疫情防控工作,不仅多方筹措协调,陆续为企业提供消毒药品上百公斤,还要求企业每2个小时对厂区的主要通道等重点部位进行消毒,为了保证消毒效果,驻企帮扶组的董玉新还利用自己的防疫经验在车间入口和厂区门口等经常进车和人员多走动的区域铺设了喷洒了消毒液的毡毯,这样一来,车轮和人的双脚这些容易忽视的地方也得到了充分的消毒。

正是通过细心细致的工作,从两家防疫物资生产企业复工复产以来,厂区生产秩序井然、员工心态平稳,驻企帮扶小组真正成了大家的“定心丸”。

危难时刻,应急速度显身手!

“应急管理局和工信局帮助我们协调生产以及应急产品的调运采购,我们的生产质量和生产数量得到了很大的提升”面对来采访的记者,唐山普达防护用品厂厂长李宽普用最朴实的语言表达着自己的谢意。抗击疫情期间,防疫物资能多生产一份、物资保障就更充实一分,尤其是使用量大的防护口罩,提高防护口罩的生产量是保证全区防疫一线工作人员口罩使用的现实所需,也是唐山普达防护用品厂最急需解决的问题。企业增加生产线迫在眉睫,可当企业在与客户联系购买时后,得到的回复却是新的生产线最快只能1个月后才能交付使用,在这个节骨眼上,时间就是生命,疫情不会等、防护保障不能等!

遇难题、有应急!在帮助企业提高生产量这个关键问题上,丰南应急局的驻企帮扶工作组再次展示了遇难不怕、高效救急的应急速度。在企业多方联系的同时,陈孟宇和驻唐山普达防护用品厂的董玉新和李海3人也根据企业提供的近1百家客户名单,开始1家挨1家的给客户打电话、跟当地政府咨询联系......最后,终于从广州1家企业找到了一条闲置的生产线。

虽然找到了生产线,可要想投入生产,还得修!用来修理调试生产线的好多配件买不到,驻企帮扶工作组就紧急协调辖区内可以生产相关配件的企业专门开工,单独为这条生产线加工出了急需的配件;安装调试任务急,就多方联系专业人员指导安装;修理现场人员多,就全程盯紧、保障安全。

在企业和驻企帮扶工作组的共同努力下,经过3天的日追夜赶,新增的生产线终于投入使用了,防护口罩的日产能也增加了4000多只,物资供应得到了极大的保障,丰南应急人高效、快速的办事作风也得到了企业的认可,唐山普达防护用品厂厂长李宽普说:“2月10号我们派人去保定市白沟拉生产口罩需要的松紧带,因为疫情防控进不了城,我们的拉货员拉不到货,又是丰南应急局的同志们帮我们协调,最后将2吨松紧带顺利拉了回来,保障了口罩的正常生产,应急局真是帮我们救了不少急。”

特殊时期,应急勠力护安全!

2月11号早上6点半,丰南区应急局监察大队三队队长董玉新准时到达自己负责驻守的唐山普达防护用品厂,在厂区门口,董玉新和同事李海先组织员工测体温,了解是否有与异常人群接触等信息。等到7点钟所有员工全部到位,2个人又要开始做员工班前会的培训,从疫情防控知识到生产注意事项,不仅要都讲到还要让工人记到心里。“特殊时期,抗击疫情是使命,安全生产也要牢牢抓住。”董玉新说。

为了保障自己驻守的企业生产安全,董玉新和李海从大年初四就开始了在生产现场办公的日子。每天早上,工人开始生产了,2个人就开始对厂区进行全方位的安全检查,从配电室到生产车间,从设备电源到电路、消防情况,无论是危险部位还是常规环节,都要一一的检查到,发现了问题,就帮助企业立即整改。从驻企以来,每天1个多小时的现场检查从未间断过,董玉新说:“在企业,生产现场就是我们的办公室,我们的所有同事们都是这样做的。”

不能让企业带病生产,这也是所有驻企人员立下的“军令状”。驻企以来,等企业所有的员工都下班后,才到了驻企人员每天下班的时间,有时候回到30里地外的家中都是晚上10点多了,董玉新唯一想做的事就是躺在床上好好地歇一会儿,因为第二天一早5点多还要起床赶在工人上班前到企业。

提起辛苦的一面,董玉新不愿多说:“我们所有的同事都是这么做的。”特殊时期,保障企业生产安全是所有丰南应急人的最终目标,这其中,有大队长陈孟宇父母家虽距企业不足5分钟路程,他却从未去过一次的专注;有驻企人员哪怕驱车半个小时回家匆忙对付一口也从不叨扰企业食堂的自律;有全区应急人放弃休息,将工作变成了常态的牺牲。也正是因为这样的执着,从打响抗击疫情的战役以来,丰南区所有在生产企业全部实现了人平安、物安全、运营平稳。

在2020年2月11日的《新闻联播》节目上,作为河北省典型,丰南区应急局多措并举保障辖区内防疫物资生产企业安全、高效生产的事迹被播出,对丰南应急人来说,这是对自身工作的认可,更是激励和鞭策,一如既往的做好企业安全生产的“守护人”,这是在抗击疫情面前,丰南应急人最庄严的承诺!(通讯员晁瑜 刘俊民 王雁)

【强化消防意识 筑牢安全堡垒——霍山文峰学校举办消防安全知识培训】
为切实加强消防安全管理,积极普及消防安全知识,进一步提升霍山文峰学校全体教职员工消防安全意识与自防自救能力,11月29日下午,霍山文峰学校特邀请六安市久安防火宣传服务中心一级讲师冉永雨教官在报告厅开展消防安全知识培训讲座,校党总支书记兼初中部校长桑世国、高中部校长陈义杰、校总务主任储成佳及各科室负责人、各班主任、学校后勤部、住宿部、保卫处全体员工参加培训。
冉教官用通俗易懂的语言,深入浅出的为大家讲解了关于火灾的基础知识、火灾的定义与分类,同时例举了以往现实生活中发生的火灾案例,通过视频、图片及文字的形式带大家直面火灾的残酷和危害性。
在讲座中,冉教官根据教职员工们的实际情况,结合工作和生活中的用电、用气、用火知识,详细讲解了发生不同种类火灾后的自救、逃生方法,并按种类、功能、用途介绍了干粉灭火器和水基型灭火器的使用方法,以及灭火毯、逃生锤等其他消防器材的用途和使用方法。
霍山文峰学校历来重视消防安全教育,始终把消防安全作为一项重要、长期的工作紧抓不懈,通过此次培训,让广大教职员工们更加深刻的意识到普及消防安全知识和提升消防意识的重要性,同时也帮助大家掌握了基本的消防知识和灭火、逃生技能,让校园的消防安全又多了一层保障。

信息来源:霍山文峰学校


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