Lineær optimering for vannprøveanalyse

Del 2, alle hjelpemidler

Lineær optimering for vannprøveanalyse

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

Nedenfor følger et sett med ulikheter:

x>0
y>2x+2
2y−16<−4x
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Lag et koordinatsystem og skraver/fargelegg det området som er avgrenset av ulikhetene.

Vi studerer følgende situasjon:

Et laboratorium skal analysere vannprøver. Det har kapasitet til å utføre inntil 570 slike analyser. En uerfaren assistent og en erfaren tekniker deler på arbeidet. Assistenten analyserer 4 prøver per time, og teknikeren analyserer 6 prøver per time. Det kan brukes inntil 120 timer på analysene. Teknikeren kan ikke bruke mer enn 70 timer på analysen av disse vannprøvene.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem et sett med ulikheter som beskriver betingelsene i teksten over.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Lag et koordinatsystem og skraver/fargelegg det området som er avgrenset av ulikhetene i b).

Assistenten lønnes med 100 kroner per time, og teknikeren lønnes med 175 kroner per time. De får i oppdrag å analysere 570 vannprøver. Ellers gjelder de samme betingelsene som i spørsmål b).

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor mange timer må assistenten arbeide, og hvor mange timer må teknikeren arbeide for at de to til sammen skal tjene mest mulig?

Fasit

Se figur i løsningsforslaget.

4x+6y≤570, x+y≤120, y≤70, x≥0, y≥0

Se figur i løsningsforslaget.

x=37,5timer (assistent),y=70timer (tekniker), samlet lønn 16000kr

LøsningsforslagKI-generert

Vi skal skravere området som oppfyller alle tre ulikhetene samtidig:

x>0,y>2x+2,2y−16<−4x

Den siste ulikheten kan skrives om til y<8−2x ved å løse med hensyn på y.

Grensekurvene er hyperbelen y=2x+2 og den rette linja y=8−2x. De skjærer hverandre der

2x+2=8−2x⇒2x2−6x+2=0⇒x2−3x+1=0

som gir x=3±52, altså x≈0,38 og x≈2,62.

Området avgrenset av ulikhetene er dermed «lens-formen» mellom hyperbelen (nedre grense) og linja (øvre grense), for x mellom disse to skjæringspunktene. Vi tegner dette i GeoGebra:

Skravert område for ulikhetene i innledningen

Det mørkeblå området (der begge ulikhetene y>2x+2 og y<8−2x er oppfylt, med x>0) er løsningsområdet.

Vi lar

x=antall timer assistenten arbeider,y=antall timer teknikeren arbeider

Assistenten analyserer 4 prøver per time, teknikeren 6 prøver per time. Laboratoriet har kapasitet til inntil 570 analyser, så

4x+6y≤570

Det kan brukes inntil 120 timer totalt på analysene:

x+y≤120

Teknikeren kan ikke bruke mer enn 70 timer:

y≤70

I tillegg må antall timer være ikke-negativt:

x≥0,y≥0

Vi tegner de fem ulikhetene fra b) i samme koordinatsystem og skraverer fellesområdet (der alle betingelsene er oppfylt samtidig):

Skravert løsningsområde for ulikhetene i b)

Det mørkeblå området er et femkantet område med hjørner i (0,0), (120,0), (75,45), (37,5,70) og (0,70).

Nå skal laboratoriet analysere nøyaktig 570 vannprøver — ikke bare inntil 570. Siden kapasiteten uansett er maks 570, betyr dette at ulikheten 4x+6y≤570 fra b) blir til en likhet:

4x+6y=570⇔2x+3y=285

De andre betingelsene fra b) gjelder fortsatt: x+y≤120, y≤70, x≥0, y≥0.

Samlet lønn (i kroner) er

L(x,y)=100x+175y

Siden 2x+3y=285, kan vi løse ut x:

x=285−3y2

Setter vi dette inn i lønnsuttrykket:

L(y)=100⋅285−3y2+175y=50(285−3y)+175y=14250−150y+175y=14250+25y

L(y) er en voksende funksjon av y. For å tjene mest mulig skal derfor y være så stor som mulig.

Vi finner hvilke verdier av y som er tillatt langs linja 2x+3y=285, gitt de øvrige betingelsene:

  • Betingelsen y≤70 setter en direkte øvre grense.
  • Betingelsen x+y≤120 gir, ved innsetting av x=285−3y2:
285−3y2+y≤120⇒285−3y+2y≤240⇒−y≤−45⇒y≥45
  • Betingelsen x≥0 gir y≤95, som er svakere enn y≤70.

Dermed må 45≤y≤70, og L(y) er størst når y=70 (dette er nettopp hjørnet (37,5,70) i figuren fra c), der linja 2x+3y=285 møter grensa y=70).

Da er

x=285−3⋅702=752=37,5

Vi sjekker at x+y=37,5+70=107,5≤120, så betingelsen er oppfylt.

Maksimal lønn blir

L=14250+25⋅70=14250+1750=16000

Assistenten må arbeide 37,5timer, og teknikeren må arbeide 70timer, for at de til sammen skal tjene mest mulig — totalt 16000kr.

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