Lineær optimering for stoler og bord S1 V12

Del 2, alle hjelpemidler

Lineær optimering for stoler og bord S1 V12

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

En bedrift lager stoler og bord. Produksjonen foregår i tre avdelinger, som tar seg av henholdsvis montering, kontroll og pakking.

Monteringsavdelingen har en arbeidskapasitet på i alt 2 525 min per dag. De bruker 3 min på å montere en stol og 50 min per bord.

Kontrollavdelingen har en arbeidskapasitet på 480 min per dag. De bruker 2 min på å kontrollere en stol og 8 min per bord.

Pakkeavdelingen har en arbeidskapasitet på 810 min per dag. De bruker 4 min på å pakke en stol og 10 min per bord.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

La x være antall stoler og y antall bord som produseres per dag.

Vis at opplysningene ovenfor gir disse ulikhetene:

x≥0,y≥0
y≤−0,06x+50,5
y≤−0,25x+60
y≤−0,40x+81

En stol selges for 300 kroner, og et bord selges for 1 600 kroner. Hele produksjonen blir solgt. Bedriften ønsker å innrette produksjonen slik at salgsinntekten blir så stor som mulig.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator + svaret på tidligere oppgave

Bestem hvor mange stoler og hvor mange bord bedriften må produsere per dag dersom inntekten skal bli størst mulig. Hvor stor er den største inntekten?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator + svaret på tidligere oppgave

Ved denne produksjonsmengden blir ikke hele arbeidskapasiteten ved bedriften utnyttet fullt ut.

Undersøk hvor mye den samlede arbeidskapasiteten kunne reduseres uten at det ville få betydning for produksjonen.

Bedriften lurer på om stolene burde selges for 400 kroner per stol, mens prisen på bord holdes uforandret på 1 600 kroner.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator + svaret på tidligere oppgave

Vis at den maksimale inntekten da er 96 000 kroner per dag. Forklar at det er mulig å oppnå denne inntekten ved mange ulike produksjonsmengder.

Fasit

Se utledning i løsningsforslaget.

x=52 stoler,y=47 bord,Imaks=90800kr

151min

Imaks=96000kr, oppnås for alle (x,y) på linjestykket mellom (50,47,5) og (140,25), f.eks. (52,47), (56,46), …, (140,25).

LøsningsforslagKI-generert

Vi setter opp ulikhetene ut fra arbeidskapasiteten i de tre avdelingene. La x være antall stoler og y antall bord som produseres per dag. Siden man ikke kan produsere et negativt antall, må x≥0 og y≥0.

Monteringsavdelingen bruker 3 min per stol og 50 min per bord, og har 2525 min tilgjengelig:

3x+50y≤2525
50y≤2525−3x
y≤2525−3x50=50,5−0,06x

Kontrollavdelingen bruker 2 min per stol og 8 min per bord, og har 480 min tilgjengelig:

2x+8y≤480
8y≤480−2x
y≤480−2x8=60−0,25x

Pakkeavdelingen bruker 4 min per stol og 10 min per bord, og har 810 min tilgjengelig:

4x+10y≤810
10y≤810−4x
y≤810−4x10=81−0,40x

Dette gir nettopp de oppgitte ulikhetene.

Inntekten er I(x,y)=300x+1600y, og vi skal maksimere denne innenfor det området som ulikhetene fra a) definerer.

Vi tegner de tre linjene f(x)=−0,06x+50,5, g(x)=−0,25x+60 og h(x)=−0,4x+81 i GeoGebra og markerer det tillatte området (skjæringen av alle ulikhetene). Grenselinjen til området går gjennom hjørnene (0,50,5), A, B og (202,5,0), der A og B er skjæringspunktene mellom de aktive linjene:

Lineær optimering for stoler og bord

Fra figuren ser vi at A=(50,47,5) (skjæring mellom f og g) og B=(140,25) (skjæring mellom g og h).

Maksimum av en lineær objektfunksjon over et slikt område finnes alltid i et av hjørnene. Vi regner ut inntekten i hvert hjørne:

Hjørne$I = 300x + 1600y$
$(0,0)$$0 \, \mathrm{kr}$
$(202{,}5, 0)$$60\,750 \, \mathrm{kr}$
$B = (140, 25)$$82\,000 \, \mathrm{kr}$
$A = (50, 47{,}5)$$\textcolor{seagreen}{91\,000} \, \mathrm{kr}$
$(0, 50{,}5)$$80\,800 \, \mathrm{kr}$

Størst inntekt får vi i hjørnet A=(50,47,5), der

I=300⋅50+1600⋅47,5=15000+76000=91000kr

Men bedriften kan ikke produsere et halvt bord, så x og y må være hele tall. Vi leter derfor etter heltallspunkter i det tillatte området nær A og regner ut inntekten:

$(x, y)$$I = 300x + 1600y$
$(50, 47)$$90\,200 \, \mathrm{kr}$
$(51, 47)$$90\,500 \, \mathrm{kr}$
$(52, 47)$$90\,800 \, \mathrm{kr}$
$(56, 46)$$90\,400 \, \mathrm{kr}$

Punktet (53,47) er ikke tillatt, fordi kontrollbetingelsen gir 2⋅53+8⋅47=482>480. Og y=48 er ikke mulig for noen x≥0 med x≤50 uten å bryte monteringsbetingelsen (3x+50⋅48≤2525 gir x≤41, og da blir I≤300⋅41+1600⋅48=89100kr).

Bedriften bør altså produsere 52 stoler og 47 bord per dag, og den maksimale inntekten er da 90800kr per dag.

Vi sjekker hvor mye av arbeidskapasiteten som faktisk brukes ved produksjonen (x,y)=(52,47).

Montering:

3⋅52+50⋅47=156+2350=2506min

Kapasiteten er 2525 min, så 2525−2506=19 min er ledig.

Kontroll:

2⋅52+8⋅47=104+376=480min

Dette er nøyaktig hele kapasiteten på 480 min — ingen ledig tid.

Pakking:

4⋅52+10⋅47=208+470=678min

Kapasiteten er 810 min, så 810−678=132 min er ledig.

Den samlede arbeidskapasiteten kan derfor reduseres med

19+0+132=151min

uten at det påvirker produksjonen. Svaret er 151min per dag.

(Bruker vi i stedet hjørnet A=(50; 47,5) fra b), er montering og kontroll fullt utnyttet, og bare pakkeavdelingen har ledig kapasitet: 810−675=135 min.)

Med ny pris blir inntekten I(x,y)=400x+1600y. Stigningstallet til denne objektfunksjonen, skrevet som y=−4001600x+I1600=−0,25x+I1600, er −0,25 — nøyaktig det samme som stigningstallet til g(x)=−0,25x+60 (kontrollbetingelsen).

Det betyr at objektfunksjonens nivålinjer er parallelle med kantlinjen g i det tillatte området, altså hele linjestykket fra A=(50,47,5) til B=(140,25).

Vi sjekker inntekten i begge endepunktene:

I(A)=400⋅50+1600⋅47,5=20000+76000=96000kr
I(B)=400⋅140+1600⋅25=56000+40000=96000kr

Begge gir samme inntekt, 96000kr, og siden nivålinjen til I er parallell med g mellom A og B, gir alle punkter (x,y) på linjestykket AB (det vil si y=60−0,25x for 50≤x≤140) samme maksimale inntekt på 96000 kr. Det finnes derfor uendelig mange produksjonsmengder som gir denne maksimale inntekten.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 8 poeng

2 poeng

Oppgaven kan løses ved hjelp av et digitalt verktøy, bare kandidaten setter opp rett uttrykk for inntekten.
Det riktige svaret er (52, 47). Flere svar bør gi full utelling.
For eksempel svarene (50, 47,5), (50, 47) og (50, 48).

2 poeng

Oppgaven kan løses ved hjelp av et digitalt verktøy bare kandidaten setter opp rett uttrykk for inntekten. I noen program vil kun det ene hjørnet bli oppgitt. Kandidaten bør likevel få noe uttelling.
Hvis eleven oppgir to riktige punkter, bør det gi full uttelling.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt