摘要

题目

有铜、铁、铝制成的合金A、B、C各1千克;在A、B、C中铜铁铝的质量比分别为1:2:1、2:3:3、4:3:2; 若将A、C制成一种铜铁铝质量比为4:5:3的新合金,最多可制成新合金多少千克?

解答

首先,各成分具体含量

  • 各成分,的具体含量 ——注:LCD(4,8,9)=72
    • 故全部的铜铁铝重量比例

理想情况

  • 方法1,按最小比例的计算——【一般性】
    • 比较:
    • 结果,铜的比率最小,铜最为稀少。新合金,按最少的铜计算:
      • 即:总材料定义为72×3=216份
        • 铜68份,用掉68份,用尽;
        • 铁87份,用掉85份,剩2份;
        • 铝61份,用掉51份,剩10份;
    • 新合金,重量
      • 直接计算
      • 总量减浪费
      • 按比例
  • 理想情况,方法2——【特殊性】——直接配比
    • 现有材料,逐步按4:5:3分解
    • 以上,Cu用光,Fe剩余2份,Al剩余10份。同上,可得答案
      • ——这个方法,简单很多
      • ——但通用性不明显,需要进一步总结分析,才会更方便用在其他问题

棘手问题

  • 棘手的问题:原合金中的三种成分,是否能充分利用?
    • 情况1,A中铜铁铝可分离,B、C也可以,最后得到分离后的铜铁铝,任意调配;
      • ——此时,答案如上
    • 情况2,A切一部分、B切一部分、C切一部分,然后融合
      • 此时,似乎未必能物尽其用!
        • 反向思考,若物尽其用,最后只留下Fe(2份)和Al(10份),不留下Cu
        • 但,无论如何切割,不论剩余A、B、C哪一种或几种,都会留下Cu
        • 故:仅靠切割后融合,无法充分利用所有物质。
      • 这种情况,具体会发生什么?继续分析
  • 假设原合金不能把铜铁铝分离,是否仅靠切割组合得到符合条件的合金?能得到多少?

不能分离,仅靠切割组合

  • 首先,确定“合成新合金,需要使用的A、B、C的比例”
    • 参考
    • 则新的合金中
      • 以上包含2个限制,等价表达如下
      • 转为简易二元一次方程,得解
        • 即:
      • 验证:
  • 答案
    • 以上,
    • 故,新合金重量:

拓展分析

  1. 切割组合式,“剩余的B、C”为何不能继续合成新合金?
    • 角度1,按比例进行分析
      • 以上比例中,Cu的份数统一为4
        • B中Fe是6份,C中Fe是3份,为了得到5份Al,需要2/3的B和1/3的C
        • B中Al是6份,C中Al是2份,为了得到3份Al,需要1/4的B和3/4的C
        • 以上2个条件只能满足一个,故无法得到需要的新合金
    • 角度2,方程与未知数
      • 1个未知数,2个方程
        • ——除非凑巧(2个方程一致),否则没有x能满足条件
  2. 切割组合情况下的完整方程分析
    • 若原始合金有3种,金属成分有3种,2个配比未知数、2个约束方程,一般有解
    • 若原始合金有2种,金属成分有3种,1个配比未知数、2个约束方程,一般无解
    • 若原始合金有3种,金属成分有2种,2个配比未知数、1个约束方程,一般有多个解
    • 若原始合金有m种,金属成分有n种,m-1个配比未知数、n-1个约束方程
      • 原始合金种类越多,m越多,组合手段越多,未知数越多
      • 金属成分越多,n越多,要求越多,约束限制越多
      • m>n,未知数多,约束方程少,一般有多个解,限制不住
      • m=n,一般是恰好
      • m<n,未知少,变化少,要求多,一般难以满足
    • 未知多,从解题角度,难以确定;从数据本身较多,自由变量多,灵活
    • 限制多,从解题角度,容易确定;从数据较多,容易限制太多,无法满足