Curso COLEGIO SANTÍSIMA TRINIDAD. Dpto de Matemáticas. Sevilla

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1 COLEGIO SANTÍSIMA TRINIDAD Sevilla Dpto de Matemáticas Curso Boletín de Programación Lineal Matemáticas 2º Bach CC.SS. 1. Un frutero necesita 16 cajas de naranjas, 5 de plátanos y 20 de manzanas. Dos mayoristas pueden suministrarle para satisfacer sus necesidades, pero sólo venden la fruta en contenedores completos. El mayorista A envía en cada contenedor 8 cajas de naranjas, 1 de plátanos y 2 de manzanas. El mayorista B envía en cada contenedor 2 cajas de naranjas, una de plátanos y 7 de manzanas. Sabiendo que el mayorista A se encuentra a 150 km de distancia y el mayorista B a 300 km, calcular cuántos contenedores habrá de comprar a cada mayorista, con objeto de ahorrar tiempo y dinero, reduciendo al mínimo la distancia de lo solicitado. 2. Una compañía tiene dos minas: la mina A produce diariamente 1 tonelada de carbón de antracita de alta calidad, 2 toneladas de carbón de calidad media y 4 toneladas de carbón de baja calidad; la mina B produce 2 toneladas de cada una de las tres clases. La compañía necesita 70 toneladas de carbón de alta calidad, 130 de calidad media y 150 de baja calidad. Los gastos diarios de la mina A ascienden a 150 y los de la mina B a 200. Cuántos días deberán trabajar en cada mina para que la función de coste sea mínima? 3. Imaginemos que las necesidades semanales mínimas de una persona en proteínas, hidratos de carbono y grasas son, respectivamente, 8, 12 y 9 unidades. Supongamos que debemos obtener un preparado con esa composición mínima mezclando dos productos A y B, cuyos contenidos por Kg son los que se indican en la siguiente tabla: Proteinas Hidratos Grasas Coste/kg A B a) Cuántos Kg de cada producto deberán comprarse semanalmente para que el costo de preparar la dieta sea mínimo? b) Cuántos Kg de cada producto deberíamos comprar si el precio de A subiera a pts/kg? 4. En la elaboración de un producto A se necesita una sustancia B. La cantidad de A obtenida es menor o igual que el doble de B utilizada, y la diferencia entre las cantidades del producto B y A no supera los 2g mientras que la suma no debe sobrepasar los 5g. Además se utiliza por lo menos 1g de B y se requiere 1 g de A. La sustancia A se vende a 5 millones y la B cuesta 4 millones el gramo. Calcular la cantidad de sustancia B necesaria para que el beneficio sea máximo.

2 SOLUCIONES 01 MATEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA MAYORISTA A MAYORISTA B Necesidades mínimas Naranjas cajas Plátanos cajas Manzanas cajas Distancia 150 Km 300 Km VARIABLES INSTRUMENTALES Llamamos x al número de contenedores del mayorista A Llamamos y al número de contenedores del mayorista B FUNCIÓN OBJETIVO (Minimizar) F(X) = 150x + 300y SOLUCIÓN FACTIBLE ÓPTIMA Observamos que el mínimo se alcanza en el punto R(3,2) (solución óptima) Por tanto el frutero solicitará 3 contenedores del mayorista A y 2 contenedores del mayorista B. 02 MATEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA Mina A Mina B Necesidades mínimas Alta Media Baja Coste diario 150 $ 200 $

3 VARIABLES INSTRUMENTALES Llamamos x al número de días trabajados en la mina A Llamamos y al número de días trabajados en la mina B FUNCIÓN OBJETIVO (Minimizar) F(X) = 150x + 200y SOLUCIÓN FACTIBLE ÓPTIMA El mínimo se obtiene en el punto R(60,5) es decir, la compañía debe trabajar 60 días en la mina A y 5 días en la mina B para que el coste sea mínimo. VALOR DEL PROGRAMA LINEAL Como la función objetivo es F(X) = 150x + 200y el valor del programa lineal (gasto) es F(X) = = $ diarios. 03 MATEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA A B Necesidades Proteinas Hidratos Grasas Goste VARIABLES INSTRUMENTALES Llamamos x al número de Kg. usados del producto A Llamamos y al número de Kg. usados del producto B FUNCIÓN OBJETIVO (Minimizar) F(X) = 600x + 400y

4 SOLUCIÓN FACTIBLE ÓPTIMA Todos los puntos que forman la región F son soluciones factibles, y por paralelismo con la recta de beneficio nulo z vemos que R(3,2) es el punto mínimo. Por tanto, deben comprarse 3 kg. de A y 2 kg. de B para que el gasto sea mínimo. VALOR DEL PROGRAMA LINEAL Cuando la función objetivo es F(X) = 600x + 400y el valor del programa lineal (gasto) es pts. Si la función objetivo es F(X) = 100x + 400y la solución óptima está en el punto Q(1,6) y el valor del programa lineal (gasto) es pts. 04 VARIABLES INSTRUMENTALES Llamamos x a la cantidad de sustancia A Llamamos y a la cantidad de sustancia B FUNCIÓN OBJETIVO (Maximizar) F(X) = 5x + 4y

5 SOLUCIÓN FACTIBLE ÓPTIMA Se encuentra en el punto Q(10/3, 5/3), es decir la cantidad de sustancia B para que el beneficio sea máximo debe ser 5/3 g.

6 COLEGIO SANTÍSIMA TRINI- DAD Sevilla Dpto de Matemáticas Curso Boletín de Programación Lineal Matemáticas 2º Bach CC.SS. 5. Cierta sala de espectáculos tiene una capacidad máxima de 1500 personas, entre adultos y niños; el número de niños asistentes no puede superar los 600. El precio de la entrada a una sesión de un adulto es de 8, mientras que la de un niño es de un 40 % menos. El número de adultos no puede superar al doble del número de niños. Cumpliendo las condiciones anteriores, cuál es la cantidad máxima que se puede recaudar por la venta de entradas? Cuántas de las entradas serán de niños? (Selectividad 2001) 6. Se quiere organizar un puente aéreo entre dos ciudades, con plazas suficientes de pasaje y carga, para transportar 1600 personas y 96 toneladas de equipaje. Los aviones disponibles son de dos tipos: 11 del tipo A y 8 del tipo B. La contratación de un avión del tipo A cuesta 4 millones de pts y puede transportar 200 personas y 6 toneladas de equipaje; la contratación de uno del tipo B cuesta 1 millón de pts y puede transportar 100 personas y 15 toneladas de equipaje. Cuántos aviones de cada tipo deben utilizarse para que el coste sea mínimo?(selectividad 2001) 7. Se quiere construir un depósito en forma de prisma de base cuadrada sin tapadera que tenga una capacidad de 500 m 3. Qué dimensiones ha de tener el depósito para que su superficie sea mínima? (Selectividad 2007) 8. Una fábrica produce bombillas de bajo consumo que vende a 1 euro cada una, y focos halógenos que vende a 1.5 euros. La capacidad máxima de fabricación es de 1000 unidades, entre bombillas y focos, si bien no se pueden fabricar más de 800 bombillas ni más de 600 focos. Se sabe que la fábrica vende todo lo que produce. Determine cuántas bombillas y cuántos focos debe producir para obtener los máximos ingresos posibles y cuáles serían éstos. (Selectividad 2007) 9. La candidatura de un determinado grupo político para las elecciones municipales debe cumplir los siguientes requisitos: el número total de componentes de la candidatura debe estar comprendido entre 6 y 18 y el número de hombres (x) no debe exceder del doble del número de mujeres (y). a) Represente el recinto asociado a estas restricciones y calcule sus vértices. b) Cuál es el mayor número de hombres que puede tener una candidatura que cumpla esas condiciones? (Selectividad 2007) 10. De un problema de programación lineal se deducen las siguientes restricciones: 4x+3y>=60; y<=30; x<=(10+y)/2; x>=0; y>=0 a) Represente gráficamente la región factible del problema y calcule sus vértices. b) Maximice en esa región factible la función objetivo F(x, y) = x + 3y. c) Pertenece el punto (11, 10) a la región factible?

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