30.12.2014 Views

Acrobat 4.0 penkuzd.pdf faile - Matematikos ir Informatikos fakultetas

Acrobat 4.0 penkuzd.pdf faile - Matematikos ir Informatikos fakultetas

Acrobat 4.0 penkuzd.pdf faile - Matematikos ir Informatikos fakultetas

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

LIETUVOS JAUNŲJŲ MATEMATIKŲ MOKYKLA<br />

5 tema. OPTIMIZAVIMO UŽDAVINIAI<br />

(2001-2003)<br />

Teorinę medžiagą parengė bei penktąją užduotį sudarė Vilniaus universiteto docentas Antanas Apynis<br />

<strong>Matematikos</strong> grožis slypi vidinėje šio mokslo harmonijoje.<br />

Daugelį patraukia matematikos filosofiniai aspektai, gi praktiškesni<br />

žmonės ja žavisi dėl plačių matematikos taikymo galimybių.<br />

Labiau įsigilinę suvoktume, kad matematikos žinios dažniausia<br />

taikomos netiesiogiai. Iš pradžių sudaromas problemos matematinis<br />

modelis (tam tikras matematinis uždavinys), kuris toliau nagrinėjamas<br />

naudojantis turimomis matematikos žiniomis.<br />

Spręsdami optimizavimo (geriausių elgesio strategijų, variantų,<br />

sprendimų, paieškos) uždavinius, susipažinsime su tiesinių<br />

funkcijų, tiesinių lygčių bei nelygybių taikymo ūkinėje veikloje<br />

<strong>ir</strong>, apskritai, ekonomikoje kai kuriais aspektais. Žinoma, tai bus tik<br />

pati pradžia, todėl nesileisime į gilesnius samprotavimus, neformuluosime<br />

apibendrinančių teiginių, neaiškinsime sunkesnių<br />

sprendimo metodų. Išsamesnių žinių moksleiviai galėtų rasti<br />

jiems sk<strong>ir</strong>toje P. Tannenbaumo <strong>ir</strong> R. Arnoldo knygoje „Kelionės į<br />

šiuolaikinę matematiką“ (Vilnius: TEV, 1995), A. Apynio <strong>ir</strong><br />

E. Stankaus knygelėje „Elementarus matematikos taikymas ekonomikoje“<br />

(Vilnius: Presvika, 1997) bei kituose leidiniuose.<br />

1. Tiesinė funkcija <strong>ir</strong> tiesinė lygtis. Tiesinė vieno kintamojo<br />

x funkcija y Γ f (x)<br />

paprastai užrašoma tiesine lygtimi<br />

y _ mx Μ n (čia m <strong>ir</strong> n – realieji skaičiai) arba tiesine lygtimi<br />

ax ° by R c ( a , b,<br />

c – realieji skaičiai). Šios funkcijos grafikas<br />

(skaičių porų ( x ; y)<br />

, tenkinančių lygtį, aibė) Dekarto koordinačių<br />

sistemoje yra tiesė. Norėdami ją nubrėžti, turėtume pas<strong>ir</strong>inkti bet<br />

kuriuos du lygties sprendinius, sakykime, ( x← y←)<br />

<strong>ir</strong> ( x←← ; y←<br />

) ,<br />

pažymėti plokštumoje <strong>ir</strong> per juos išvesti tiesę.<br />

1 pavyzdys. Tarkime,<br />

kad tiesinės funkcijos y<br />

(-2; 6)<br />

lygtis yra 3x 5 2y<br />

Γ 6 .<br />

Brėždami jos grafiką (žr.<br />

1 pav.), pas<strong>ir</strong>inkime sprendinius<br />

(2; 0) <strong>ir</strong> (0; 3).<br />

Lengva suvokti, kad<br />

(0; 3)<br />

pas<strong>ir</strong>inkę kitą sprendinių<br />

porą, pavyzdžiui, ( 4; 3)<br />

<strong>ir</strong> ( 2; 6)<br />

, gautume tą pačią<br />

(2; 0)<br />

tiesę.<br />

Atkreipkime dėmesį į<br />

tai, kad tiesinės lygties<br />

ax ° by R c sprendiniai<br />

yra tiesėje, lygiagrečioje<br />

O<br />

x<br />

(4; -3)<br />

su ordinačių ašimi Oy , kai<br />

1 pav.<br />

koeficientas b lygus nuliui. Ši tiesė lygiagreti su abscisių ašimi<br />

Ox , kai a Ο 0 . Kai laisvasis narys c lygus nuliui, tai tiesė eina<br />

per koordinačių pradžios tašką.<br />

2 pavyzdys. Pavaizduokime grafiškai tiesinių lygčių<br />

1) 0 ⎡ x = 3⎡<br />

y Ο 6 , 2) 2 ⎡ x = 0 ⎡ y Ο 8 , 3) 2 ⎡ x = 5 ⎡ y Ο 0<br />

sprendinių aibes.<br />

Sprendimas. Ieškomąsias tieses pažymėkime atitinkamai L 1 ,<br />

L 2 <strong>ir</strong> L 3 . Joms nubrėžti pas<strong>ir</strong>inkime po du kiekvienos lygties<br />

sprendinius. Tiesę L 1 brėžiame per taškus ( 4; 2)<br />

<strong>ir</strong> ( 1; 2)<br />

, tiesę<br />

L 2 – per taškus<br />

( 4; 2)<br />

<strong>ir</strong><br />

( 4; 0) , o tiesę<br />

L 3 – per taškus<br />

( 0; 0)<br />

<strong>ir</strong><br />

(15;<br />

2) (žr.<br />

2 pav.). Tiesė<br />

(-5; 2)<br />

y<br />

(1; 2) (4; 2)<br />

(0; 0) (4; 0)<br />

2 pav.<br />

L 3<br />

L 1<br />

x<br />

L 1 yra lygiagreti su ašimi Ox , tiesė L 2 lygiagreti su ašimi Oy , o<br />

L 3 eina per koordinačių sistemos pradžios tašką.<br />

Pastaba. Tiesinės lygties su dviem nežinomaisiais narys su<br />

lygiu nuliui koeficientu paprastai praleidžiamas (nerašomas).<br />

Taigi lygtis 0 ⎡ x = 3⎡<br />

y Ο 6 užrašoma tiesiog 3 y _ 6 arba<br />

y _ 2 , o lygtis 2 ⎡ x = 0 ⎡ y Ο 8 keičiama lygtimi 2x<br />

R 8 , arba<br />

x = 4 .<br />

2. Tiesinės nelygybės su dviem nežinomaisiais <strong>ir</strong> jų sistemos.<br />

Nelygybė su dviem nežinomaisiais, tarkime, x <strong>ir</strong> y , vadinama<br />

tiesine nelygybe, jeigu ją galima užrašyti kuriuo nors iš šių būdų:<br />

ax = by ∝ c , ax = by Ν c , ax = by ⊕ c , ax = by Π c . Bet kurios<br />

tiesinės nelygybės su dviem nežinomaisiais sprendinių aibės<br />

geometrinis vaizdas (grafikas) stačiakampėje Dekarto koordinačių<br />

sistemoje yra pusplokštumė. Jos kraštas – tiesė L , kurios<br />

lygtis yra ax = by Ο c . Turėtume atkreipti dėmesį į tai, kad pusplokštumės<br />

kraštas – tiesė L priklauso tiesinės nelygybės<br />

ax = by ∝ c ( ax = by ⊕ c ) sprendinių aibės grafikui. Griežtos<br />

tiesinės nelygybės ax = by Ν c ( ax = by Π c ) sprendinių aibės<br />

grafikui tiesė L nepriklauso.<br />

Apibendrindami suformuluosime tokią tiesinės nelygybės<br />

ax = by ∝ c ( ax = by ⊕ c ) sprendinių aibės (pažymėkime ją X )<br />

grafinio vaizdavimo schemą. Iš pradžių brėžiame tiesę L , kurios<br />

lygtis ax = by Ο c . Paskui pas<strong>ir</strong>enkame bet kurį tašką, tarkime,<br />

( x 0 ; y0<br />

) šalia tiesės<br />

L (žr. 3 pav.). Jei<br />

y<br />

X<br />

ax0 η by0<br />

ψ c , tai<br />

aibė X yra pusplokštumė<br />

(su kraštu<br />

ax+by < c<br />

(ax+by > c)<br />

– tiese L ), kurioje<br />

yra taškas ( x 0 ; y0<br />

) .<br />

O<br />

Jei ax 0 η by0<br />

{ c ,<br />

tai renkamės priešingąją<br />

pusplokštumę.<br />

Kai nelygybė yra griežta ( ax by<br />

(x ; y )<br />

0 0<br />

3 pav.<br />

ax+by > c<br />

(ax+by < c)<br />

= Ν c arba ax = by Π c ), jos<br />

sprendinių aibės grafinio vaizdavimo schema tokia pati. Tik šiuo<br />

atveju prie grafiko neprijungiame pusplokštumės krašto (tiesės<br />

L ).<br />

3 pavyzdys. Pavaizduokime grafiškai tiesinių nelygybių<br />

3x = 4y<br />

∝ 12 <strong>ir</strong> 4x 3y<br />

Π 0 sprendinių aibes.<br />

Sprendimas. Tiesinės nelygybės 3x = 4y<br />

∝ 12 sprendinių<br />

aibė yra pusplokštumė, kurios kraštas yra tiesė, einanti per taškus<br />

( 4; 0)<br />

<strong>ir</strong> ( 0; 3)<br />

. Pusplokštumei nustatyti (testuoti) tinka koordinačių<br />

pradžios taškas<br />

( 0; 0)<br />

. Jo koordinatės<br />

tenkina nelygybę<br />

y<br />

3x = 4y<br />

Ν12<br />

, todėl<br />

(0; 3)<br />

darome išvadą, jog 3x+4y < 12<br />

tiesinės nelygybės<br />

3x = 4y<br />

∝ 12 sprendinių<br />

aibės grafikas yra (0; 0)<br />

x<br />

(4; 0)<br />

pusplokštumė, kurioje<br />

yra koordinačių sistemos<br />

pradžios taškas<br />

4 pav.<br />

(4 pav. ši pusplokštumė subrūkšniuota).<br />

Kitos tiesinės nelygybės ( 4x<br />

3y<br />

Π 0 ) sprendinių aibę grafiškai<br />

vaizduojame panašiai (žr. 5 pav.). Iš pradžių brėžiame tiesę<br />

L , kurios lygtis 4x 3y<br />

Ο 0 . Ji eina per taškus ( 0; 0)<br />

<strong>ir</strong> ( 3; 4)<br />

.<br />

L<br />

x


Pusplokštumei testuoti koordinačių<br />

pradžia netinka, todėl renkamės<br />

kitą tašką – ( 0; 4)<br />

, ne-<br />

L<br />

y<br />

(0; 4) (3; 4)<br />

santį tiesėje L . Kadangi<br />

4〈 0 7 3〈<br />

4 Φ 0 , tai darome išvadą,<br />

jog tiesinės nelygybės<br />

4x-3y > 0<br />

4x 7 3y<br />

Η 0 sprendiniai užpildo (0; 0)<br />

priešingą taško ( 0; 4)<br />

atžvilgiu<br />

x<br />

pusplokštumę (5 pav. ji subrūkšniuota).<br />

Krašto tiesė L grafikui<br />

5 pav.<br />

nepriklauso, todėl ją nubrėšime<br />

punktyrine linija.<br />

Dažnai tenka ieškoti bendrų kelioms (dviems <strong>ir</strong> daugiau) tiesinėms<br />

lygtims arba nelygybėms sprendinių. Tada sakoma, jog<br />

reikia išspręsti tiesinių lygčių arba nelygybių sistemą. Optimizavimo<br />

uždaviniams spręsti labai praverčia tiesinių nelygybių su<br />

dviem nežinomaisiais sprendinių aibės grafikas.<br />

4 pavyzdys. Pavaizduokime grafiškai tiesinių nelygybių sistemos<br />

⎭x<br />

= y ∝ 5,<br />

<br />

x<br />

3y<br />

∝ 3,<br />

<br />

2x<br />

y ⊕ 2<br />

sprendinių aibę X .<br />

Sprendimas. Visų trijų tiesinių nelygybių sprendinių aibes<br />

grafiškai vaizduojame<br />

toje pačioje Dekarto<br />

y<br />

L3<br />

koordinačių sistemoje (0;5)<br />

(6 pav.). Gautąsias pusplokštumes<br />

pažymime<br />

B<br />

statmenomis rodyklėmis<br />

prie atitinkamų tiesių (0;2)<br />

L 2<br />

( L 1 , L 2 <strong>ir</strong> L 3 ), o bendrąją<br />

dalį subrūkšniuo-<br />

(-1;0)<br />

(5;0)<br />

C<br />

jame. Taigi aibės X<br />

(3;0)<br />

x<br />

grafikas yra trikampiu (0;-1)<br />

L 1<br />

A<br />

ABC apribota plokštumos<br />

sritis (su pačiu<br />

6 pav.<br />

kontūru).<br />

3. Optimizavimo uždavinių u<br />

matematiniai modeliai <strong>ir</strong> grafinis jų<br />

sprendimas.<br />

Ekonominės veiklos dalyvių interesai visada susiję su konkrečiais<br />

tikslais bei ribotomis jų įgyvendinimo galimybėmis. Formuluojant<br />

problemas matematiškai naudojamos sąvokos „tikslo<br />

funkcija“, „leistinoji aibė“, „optimalusis planas“ <strong>ir</strong> kt. Pabandykime<br />

susipažinti su jomis nagrinėdami konkrečias situacijas.<br />

5 pavyzdys. F<strong>ir</strong>ma siuva vyriškas <strong>ir</strong> moteriškas striukes, gaudama<br />

po 9 Lt pelno už kiekvieną vyrišką striukę <strong>ir</strong> po 12 Lt pelno<br />

už kiekvieną moterišką striukę. Išlaidos vienai vyriškai striukei<br />

pasiūti lygios 100 Lt, o vienai moteriškai striukei 40 Lt. Vyriškos<br />

striukės reklamai f<strong>ir</strong>ma išleidžia vieną litą, o moteriškos – tris litus.<br />

Sudarykime didžiausią pelną duosiantį striukių siuvimo planą su<br />

sąlyga, kad f<strong>ir</strong>mos išlaidos siuvimui neturi v<strong>ir</strong>šyti 50 000 Lt, o<br />

reklamai – nedidesnės už 1800<br />

Lt.<br />

Sprendimas. P<strong>ir</strong>miausia problemą užrašykime matematiškai.<br />

Tegu x yra planuojamų siūti vyriškų striukių skaičius, o y – moteriškų<br />

striukių skaičius. Skaičių porą ( x ; y)<br />

pavadinkime striukių<br />

siuvimo planu. Laukiamą pelną pažymėkime z . Pagal sąlygą<br />

z Ο 9 x = 12y<br />

. (1)<br />

Tai dviejų kintamųjų tiesinė funkcija. Šiame uždavinyje ji yra<br />

pelno funkcija <strong>ir</strong> paprastai vadinama tiesiog tikslo funkcija.<br />

Siekiant kuo didesnio pelno derėtų didinti abi plano ( x;<br />

y)<br />

komponentes. Tačiau išlaidos siuvimui neturi v<strong>ir</strong>šyti 50 000 Lt, o<br />

reklamai – 1800<br />

Lt. Taigi galimybės planuoti yra ribotos. Abu<br />

šiuos apribojimus galima užrašyti dviem tiesinėmis nelygybėmis:<br />

100x 5 40y<br />

↑ 50 000 (ji ekvivalenti tiesinei nelygybei<br />

5x 5 2y<br />

↑ 2 500 ) <strong>ir</strong> x 5 3y<br />

↑ 1800<br />

. Plano komponentės negali<br />

būti neigiamos, todėl turime dar dvi sąlygas: x ⊗ 0 <strong>ir</strong> y ⏐ 0 . Kol<br />

kas nekreipkime dėmesio į tai, kad pagal uždavinio prasmę abi<br />

plano komponentės turi būti sveikieji skaičiai, nes ši sąlyga būdinga<br />

ne visiems gamybos planavimo uždaviniams, – ją prisiminsime<br />

vėliau.<br />

Iš visų keturių tiesinių nelygybių sudarome tiesinių nelygybių<br />

sistemą<br />

⎭5x<br />

= 2y<br />

∝ 2 500,<br />

<br />

x = 3y<br />

∝ 1800,<br />

<br />

(2)<br />

x ⊕ 0,<br />

<br />

y ⊕ 0.<br />

Toliau šią sistemą vadinsime apribojimų sistema, o jos sprendinių<br />

aibę X – leistinąja planų aibe.<br />

Leistinąją aibę pavaizduokime<br />

grafiškai y<br />

(žr. 7 pav.). Aišku, kad ši L<br />

aibė netuščia <strong>ir</strong> joje yra L 3<br />

2<br />

sveikaskaičių taškų (t.y.<br />

(0;600)<br />

tokių, kurių abi komponentės<br />

yra sveikieji skai-<br />

B<br />

(300;500)<br />

A<br />

čiai).<br />

X<br />

(500;0) L<br />

Jau aiškėja <strong>ir</strong> matematinė<br />

problema. Aibėje O C<br />

x<br />

4<br />

L 1<br />

X reikia rasti sveikaskaitį<br />

tašką ( x ; y)<br />

, kurio<br />

7 pav.<br />

koordinatės tenkina sąlygą 9x = 12y<br />

Ο max (9x<br />

= 12y)<br />

.<br />

Glaustai uždavinys užrašomas taip:<br />

⎭5x<br />

= 2y<br />

∝ 2 500,<br />

<br />

max (9x = 12y)<br />

, kai x = 3y<br />

∝ 1800,<br />

(3)<br />

<br />

x ⊕ 0, y ⊕ 0.<br />

Ieškomasis leistinosios aibės X taškas ( x ; y)<br />

vadinamas (3)<br />

uždavinio sprendiniu, arba optimaliu planu.<br />

Taigi sudarėme nagrinėjamojo striukių siuvimo optimalaus<br />

plano sudarymo uždavinio matematinį modelį <strong>ir</strong> susipažinome su<br />

jo sprendinio sąvoka.<br />

Glaustai aptarkime (3) uždavinio grafinį sprendimo metodą.<br />

Leistinojoje aibėje X pas<strong>ir</strong>inkime kurį nors tašką,<br />

pavyzdžiui, ( 100; 200)<br />

. Tikslo funkcijos reikšmė jame lygi<br />

9b<br />

100 η12b200<br />

ζ 3300 . Sudarykime tiesinę lygtį<br />

9x η12y<br />

ζ 3300 .<br />

Tai tikslo funkcijos z ζ 9x<br />

η12y<br />

lygio lygtis, atitinkanti pelno<br />

lygmenį 3300<br />

. Šios lygties sprendinių aibės grafikas yra tiesė,<br />

einanti per taškus ( 100; 200)<br />

<strong>ir</strong> ( 0; 275)<br />

(žr. 8 pav.). Šią tiesę<br />

pavadinkime tikslo funkcijos lygio tiese arba tiesiog lygio tiese<br />

(8 pav. prie jos yra<br />

užrašas z ζ 3300<br />

). y<br />

Lygio tiesė plokštumą L<br />

dalija į dvi pusplokštumes.<br />

Rodykle prie A (0;600)<br />

L 3<br />

2 (200;400)<br />

tiesės pažymėkime tą,<br />

(300;500)<br />

Q<br />

kuri atitinka tiesinę<br />

B<br />

(0;275)<br />

nelygybę<br />

N P<br />

(100;200)<br />

z=z L 4<br />

9 x η12y<br />

{ 3300 .<br />

O M C<br />

x<br />

Darome išvadą, jog<br />

z=6600<br />

(500;0)<br />

laužte MNABC apribotoje<br />

aibės X srityje<br />

L 1 z=3300<br />

8 pav.<br />

(be atkarpos MN )<br />

tikslo funkcijos reikšmės didesnės už 3300<br />

Todėl leistinosios<br />

aibės X dalį MON „nupjauname“, nes joje optimalaus taško<br />

tikrai nėra.


Analogiškai elgiamės <strong>ir</strong> toliau. Srityje MNABC pas<strong>ir</strong>enkame kurį<br />

nors tašką, pavyzdžiui, ( 200; 400)<br />

, apskaičiuojame tikslo funkcijos<br />

reikšmę (gauname z η 6 600 ), sudarome lygio lygtį<br />

9x η12y<br />

η 6 600 <strong>ir</strong> brėžiame lygio tiesę z η 6 600 . Srityje<br />

PQAB funkcijos z η 9x<br />

ς12y<br />

reikšmės didesnės negu 6 600 ,<br />

todėl leistinosios aibės dalį MNQPC vėl „nupjauname“ (kartu su<br />

atkarpa PQ ).<br />

Atkreipkime dėmesį į tai, kad visos lygio tiesės yra tarpusavyje<br />

lygiagrečios, nes jų lygčių ( 9x = 12y<br />

Ο 3300<br />

,<br />

9x η12y<br />

η 6 600 <strong>ir</strong> kt.) koeficientai prie nežinomųjų yra tie patys.<br />

Optimalioji lygio tiesė z Ο z (jos lygtis yra 9 x ς12y<br />

η z , z<br />

– nežinomas skaičius) eina per tašką B . Šio taško koordinatės<br />

( 300; 500) yra tiesinių lygčių sistemos<br />

⎭5x<br />

= 2y<br />

Ο 2 500,<br />

<br />

x = 3y<br />

Ο 1800<br />

sprendinys, nes šiame taške susikerta tiesės L 1 <strong>ir</strong> L 2 . Taškas<br />

( 300; 500) yra ieškomasis (3) uždavinio sprendinys – optimalusis<br />

striukių siuvimo planas. Abi jo koordinatės yra sveikieji skaičiai.<br />

Belieka apskaičiuoti didžiausiąjį pelną z :<br />

z ζ 9 b 300 η 12 b 500 ζ 8700 (Lt).<br />

6 pavyzdys. Verslininkas turi dvi maisto produktų parduotuves,<br />

o duoną perka iš trijų kepyklų: K 1 , K 2 <strong>ir</strong> K 3 . Verslininko<br />

vidutinės išlaidos (Lt) vienam kilogramui duonos nusip<strong>ir</strong>kti <strong>ir</strong> atsivežti<br />

į savo parduotuves ( P 1 <strong>ir</strong> P 2 ) surašytos šioje lentelėje:<br />

P1<br />

P2<br />

K1<br />

2 1,5<br />

K 2<br />

2,8 2,5<br />

K3<br />

2,5 2<br />

P<strong>ir</strong>mosios parduotuvės užsakymas yra 2 tonos, o antrosios – 3<br />

tonos duonos. Užsakymams įvykdyti iš p<strong>ir</strong>mosios kepyklos nup<strong>ir</strong>kta<br />

viena tona duonos, iš antrosios – 2,5 tonos, o iš trečiosios<br />

– 1,5 tonos duonos. Sudarykime pigiausią duonos pask<strong>ir</strong>stymo<br />

planą <strong>ir</strong> apskaičiuokime išlaidas jam įvykdyti.<br />

Sprendimas. P<strong>ir</strong>miausia sudarykime uždavinio matematinį<br />

modelį. Tegu x ij yra nup<strong>ir</strong>ktos duonos kiekis (tonomis) iš kepyklos<br />

K , i ζ 1, 2, 3 , kuris planuojamas gabenti į parduotuvę<br />

i<br />

P j , j ζ 1, 2 . Šių skaičių rinkinį užrašykime lentele (matrica)<br />

⎠ x11<br />

x12<br />

<br />

⎤ <br />

⎤ x21<br />

x22<br />

<br />

⎤ <br />

⎥ x31<br />

x32<br />

<br />

<strong>ir</strong> pavadinkime duonos pask<strong>ir</strong>stymo planu.<br />

Pagal uždavinio sąlygą plano komponentės (skaičiai x ij ) turi<br />

tenkinti šias lygybes: x 11 5 x12<br />

Γ1<br />

, x 21 5 x22<br />

Γ 2, 5 ,<br />

x 31 5 x32<br />

Γ 1,5 , x 11 5 x21<br />

5 x31<br />

Γ 2 , x 12 5 x22<br />

5 x32<br />

Γ 3 .<br />

Iš jų, pažymėję x11 Ο x <strong>ir</strong> x21 Ο y , gauname: x12 η1 Ξ x ,<br />

x22 η 2, 5 Ξ y , x31 η 2 Ξ x Ξ y , x 32 η x ς y Ξ 0, 5 .<br />

Taigi ieškomasis duonos pask<strong>ir</strong>stymo planas yra<br />

x 1″<br />

x <br />

<br />

<br />

y 2,5 ″ y .<br />

<br />

<br />

2 ″ x ″ y x ° y ″ 0, 5<br />

Išlaidas šiam planui įvykdyti (pažymėkime z ) galima apskaičiuoti<br />

pagal formulę<br />

z ζ 2 000x<br />

η1500 (1 ϕ x)<br />

η 2800y<br />

η 2 500 (2,5 ϕ y)<br />

η<br />

η 2 500 (2 ϕ x ϕ y)<br />

η 2 000( x η y ϕ 0,5) ζ 11750 ϕ 200y.<br />

Šiame uždavinyje plano komponentės nebūtinai sveikieji<br />

skaičiai, todėl belieka atsižvelgti į jų neneigiamumo sąlygą. Turi<br />

galioti šios nelygybės: x ⊕ 0 , y ⊕ 0 , 2 x y ⊕ 0 , 1 ϕ x ⊕ 0 ,<br />

2,5<br />

y ⊕ 0 , x = y 0,5<br />

⊕ 0 .<br />

Jos <strong>ir</strong> apibrėžia duonos pask<strong>ir</strong>stymo planų leistinąją aibę.<br />

Uždavinio matematinis modelis toks:<br />

⎭x<br />

= y ∝ 2,<br />

<br />

<br />

x ∝ 1,<br />

min (11750 200y)<br />

, kai y ∝ 2,5, (5)<br />

<br />

x = y ⊕ 0,5,<br />

<br />

<br />

x ⊕ 0, y ⊕ 0.<br />

Šį uždavinį sprendžiame<br />

grafiniu būdu (žr. 9 pav.) <strong>ir</strong> gauname<br />

optimalųjį tašką ( 0; 2)<br />

. (0;2,5) (1;2,5) L 3<br />

y L 2<br />

Tikslo funkcijos reikšmė jame (0;2) z=z<br />

lygi 11350<br />

. Gautąsias x <strong>ir</strong> y<br />

reikšmes įstatome į ieškomojo<br />

(0,5;1) (1;1) z=11550<br />

plano matricą (4). Taigi optimalus<br />

nup<strong>ir</strong>ktos duonos pask<strong>ir</strong>stymo<br />

parduotuvėms planas yra<br />

(0;0,5)<br />

(1;0) (2;0)<br />

⎠0<br />

1 <br />

⎤ <br />

O(0,5;0)<br />

L x<br />

1<br />

⎤2<br />

0,5<br />

,o jo įvykdymo kaina<br />

L<br />

⎤ <br />

4<br />

⎥0<br />

1,5 <br />

9 pav.<br />

lygi 11350<br />

Lt.<br />

PENKTOJI UŽDUOTIS<br />

1. Plokštumoje pavaizduokite taškų ( x ; y)<br />

, tenkinančių tiesines<br />

nelygybes 2 x y ⊕ 4 , x = 2y<br />

∝ 0 <strong>ir</strong> x ∝ 3 , aibę X.<br />

(1 taškas)<br />

2. Naudodamiesi tiesinių nelygybių sistemos<br />

⎭5x<br />

= 2y<br />

⊕ 10,<br />

<br />

5x<br />

= 7y<br />

Ν 35,<br />

<br />

y Π 1<br />

sprendinių aibės X grafiku, parašykite visų šios sistemos<br />

sprendinių su abiem sveikosiomis koordinatėmis aibę.<br />

(1 taškas)<br />

3. Įmonė gamina dviejų rūšių detales: D 1 <strong>ir</strong> D 2 . Vienai D 1<br />

detalei pagaminti reikia išleisti 40 Lt žaliavoms <strong>ir</strong> 10 Lt darbo<br />

užmokesčiui, o vienai D 2 detalei – 30 Lt žaliavoms <strong>ir</strong> 20 Lt<br />

darbo užmokesčiui. Pardavusi detales, įmonė gauna 13 Lt<br />

pelną už kiekvieną D 1 detalę <strong>ir</strong> 17 Lt pelną už kiekvieną D2<br />

detalę. Žaliavoms įmonė gali išleisti iki 3200<br />

Lt, o darbo užmokesčiui<br />

– iki 1300<br />

Lt.<br />

3.1. Sudarykite gamybos planų leistinąją aibę <strong>ir</strong> pavaizduokite<br />

šią aibę plokštumoje.<br />

(1 taškas)<br />

3.2. Parašykite pelno skaičiavimo formulę <strong>ir</strong> subrūkšniuokite<br />

tą leistinosios planų aibės dalį, kurioje pelnas nemažesnis<br />

(lygus arba didesnis) už 663 Lt.<br />

(1 taškas)<br />

3.3. Raskite didžiausią pelną duosiantį detalių D 1 <strong>ir</strong> D2<br />

gamybos planą.<br />

(1 taškas)


4. Verslininkas turi tris degalines ( D 1 , D 2 , D 3 ) <strong>ir</strong> perka benziną<br />

iš dviejų bazių ( B 1 , B 2 ). Visų degalinių rezervuarų talpa<br />

vienoda – po 30 tonų. Vidutinės išlaidos (tūkst. litų) vienai tonai<br />

benzino p<strong>ir</strong>kti <strong>ir</strong> nugabenti į degalines yra šioje lentelėje:<br />

D1<br />

D2<br />

D3<br />

B1<br />

0,8 0,8 1<br />

B2<br />

0,75 0,9 0,8<br />

Tarkime, kad iš p<strong>ir</strong>mosios bazės nup<strong>ir</strong>kta 40 tonų benzino, o<br />

iš antrosios – 50 tonų.<br />

4.1. Sudarykite nup<strong>ir</strong>kto benzino pask<strong>ir</strong>stymo degalinėms<br />

pigiausio (mažiausiai kainuosiančio) plano radimo uždavinio<br />

matematinį modelį.<br />

(1 taškas)<br />

4.2. Raskite optimalų (pigiausią) nup<strong>ir</strong>kto benzino pask<strong>ir</strong>stymo<br />

degalinėms planą.<br />

(1 taškas)<br />

4.3. Apskaičiuokite, kiek daugiausia pinigų galima prarasti<br />

pask<strong>ir</strong>stant nup<strong>ir</strong>ktą benziną degalinėms atsitiktinai.<br />

(1 taškas)<br />

5. Nustatykite, ar tiesinio optimizavimo uždavinys<br />

⎞2x<br />

5 y ↑ 4,<br />

⎤<br />

max(3x 5 4y)<br />

, kai ⎟3x<br />

7 2y<br />

↑ 3,<br />

⎤<br />

⎠5x<br />

5 2y<br />

⏐ 10<br />

turi sveikaskaitį sprendinį, t.y. optimalųjį tašką su sveikosiomis<br />

koordinatėmis. Atsakymą pagrįskite.<br />

(1 taškas)<br />

6. Dviejų tipų gyvenamieji namai statomi iš dviejų rūšių detalių.<br />

P<strong>ir</strong>mojo tipo name yra 12 butų, o antrojo tipo name – 16 butų.<br />

P<strong>ir</strong>mojo tipo namui pastatyti reikia 100 p<strong>ir</strong>mos rūšies <strong>ir</strong><br />

110 antros rūšies detalių, o antrojo tipo namui – 200 p<strong>ir</strong>mos<br />

rūšies <strong>ir</strong> 90 antros rūšies detalių. Kiek vieno <strong>ir</strong> kito tipo namų<br />

galima pastatyti turint 1400 p<strong>ir</strong>mos rūšies <strong>ir</strong> 990 antros rūšies<br />

detalių, kad bendras butų skaičius būtų didžiausias<br />

(1 taškas)<br />

Penktosios užduoties sprendimus prašome išsiųsti iki<br />

2002 m. spalio 21 d. mokyklos adresu: Lietuvos jaunųjų mate-<br />

matikų mokykla, <strong>Matematikos</strong> metodikos katedra, VU matemati-<br />

kos <strong>ir</strong> informatikos <strong>fakultetas</strong>, Naugarduko g. 24, LT–2600 Vilnius,<br />

Mūsų mokyklos interneto svetainės adresas:<br />

http://www.maf.vu.lt/ljmm/<br />

LIETUVOS JAUNŲJŲ MATEMATIKŲ MOKYKLOS TARYBA

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!