系统的优化
教学目标
（1）理解系统优化的意义
（2）能分析影响系统优化的因素
（3）初步掌握系统最优化的方法
（4）能够对一个简单系统运用最优化的方法进行分析
教学重点
系统最优化方法和一般性步骤
教学难点
系统优化的过程分析
教学过程
一、案例导入
案例一：丁谓的绝招
传说宋朝时，一次皇宫失火，宫殿和亭台楼阁都化为废墟，大臣丁谓奉命主持重建。要在短期内清理堆积的废墟垃圾，运输木材和石材，还需要准备大量的新土，时间不够，怎么办呢？
【马上行动】将学生进行分组（5人/组），以小组为单位进行交流与分享，并回答问题：
1、分组讨论，如果让你主持重建你会怎么做？
2、通过网络查找资料，看看历史上的丁谓是怎么做的？有没有更好的改进方法？
师：让我们看一看历史上丁谓的方案是怎样的？首先，从施工现场向城外挖一条沟，挖出的新土作为施工需要的新土备用。然后从城外把河水引入沟内，使之成为一条人工河，用来运输建筑用的木材和石材。完成运输任务后，把沟里水排空，将剩下的废弃物及垃圾统统填入沟内，重新平整为平地。这个施工方案节约了人力物力，缩短了工期，工地秩序井然，都城交通和百姓生活没受影响。
二、系统优化及其意义
【思考】：系统的优化有什么意义呢？
系统优化的意义就是以最小的投入，获取系统的最佳效益或最佳功能。
系统的优化是指在给定的条件（或约束）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
【案例分析】：建造隔音墙改善车流噪音污染
浙江天台县高速噪音超标80%，66户村民告上法庭
核心事件：上三高速建成通车已有6年，6年来车流日增，在接近高速天台出口处，距离高速公路10米左右就有一排民房，这就是天台县桥下村。村民说，高速上车来车往的声音太大了，这几年来他们最大的愿望是能睡个安稳觉。于是，他们将高速公路公司告上法庭。天台县桥下村位于上三高速天台出口处，一共有250户人家，房子多是80年代造的。 2000年底，上三高速公路通车，刚好在桥下村旁边经过。
1、问题：车到附近噪声污染较严重。
声源处减弱
2、选择合适的优化方法： 传播过程中减弱
接收处减弱
经讨论分析，选择较合理的一种优化方法：建隔音墙
3、建隔音墙的技术要点：
（1）实地测量噪声的严重程度。
（2）建立隔音墙防噪声的数学模型，求其数学解。
（3）怎样做到效果最好而又成本最低，即优化。
（4）作必要的实验验证。可以做模型，有条件的可用计算机仿真。
4，实施优化
（1）墙体结构与材料（牢固性）。
（2）外观效果（美观性）。
（3）降噪效果（功能性）。
修建隔音墙，以较小的投入，获得了好的治理噪音污染的效益，使社会环境大系统的整体得以优化。系统被改善了，就是系统被优化了。获得系统的最佳效益或最佳功能，就是系统优化的意义。
【分析总结1】系统优化的一般性步骤
（1）确定需要进行优化的问题
（2）收集有关资料和数据，选择合适的优化方法——优化方略与筹谋
（3）验证与实施
条件校验
实施与调整
【分析总结2】影响系统优化的因素
（1）优化追求的目标要适度。
（2）系统优化离不开条件，条件是否具备直接影响优化。
（3）某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化。
（4）希望投入最小，而取得的效益最大。
三、最优化及最优化方法
为了使系统达到最优的目标所提出的各种解决方法，称为系统的最优化方法
系统优化分析的一般步骤
【案例分析】在江边一侧有A、B两个工厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两工厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？
【学生活动】根据所学数学知识，求解本题，并总结最优化方法解决问题的一般步骤
过A点作关于直线DE的对称点A1，连接A1B与DE相交于C，这一点既为所求的码头的地点。
根据相似三角形原理，求得 DC=1.4km，码头建在与A厂到江边垂直距离位置相距1.4km处，运输路线最短。
最优化方法解决问题的一般步骤
1、提出需要优化的问题和目标，收集有关资料和数据。
2、分析影响系统优化的各种因素，确定变量，建立有关约束条件，建立求解最优化问题的有关数学模型，分析模型。
3、选择合适的最优化方法。
4、分析求解。
5、最优解的验证和实施。