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
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