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Ejercicios programación lineal




Enviado por Pablo Turmero




    Monografias.com

    Ejercicio nº 1.-
    a)

    Dibuja el recinto formado por los puntos que cumplen
    las siguientes condiciones:

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    b) Indica si los puntos (0, 0), (2, 1) y (1, 2)
    forman parte de las soluciones del sistema anterior.

    Solución:

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    Tomamos un punto cualquiera; por ejemplo el (1, 0), para
    comprobar cuáles son los puntos que cumplen las
    desigualdades propuestas.

    El recinto buscado es:

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    b) A la vista de la gráfica anterior, tenemos que
    (0, 0) y (2, 1) no son soluciones del sistema, pero (1, 2)
    sí lo es.

    Ejercicio nº 2.- Maximiza la
    función z = x ? y, sujeta a las
    siguientes restricciones:

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    Solución:

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    y hallamos la región que cumple las condiciones
    del problema, teniendo en cuenta que x ? 0 e y
    ? 0.

    ? Representamos la dirección de las rectas
    z = x ? y, dibujando la que pasa por
    el origen de coordenadas: x ? y = 0

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    el máximo, que vale: z = 8 ? 4 =
    12

    Ejercicio nº 3.- En una granja
    de pollos se da una dieta "para engordar" con una
    composición mínima de 15 unidades de una sustancia
    A y otras 15 de una sustancia B. En el mercado
    solo se encuentran dos clases de compuestos: el tipo I con una
    composición de una unidad de A y cinco de
    B, y el tipo II con una composición de cinco
    unidades de A y una de B. El precio del tipo I
    es de 10 euros y el del tipo II es de 30 euros. Se pregunta:

    ¿Qué cantidades se han de comprar de cada tipo
    para cubrir las necesidades con un coste
    mínimo?

    Solución: Llamamos x a
    las unidades que se compran de tipo I e y a las que se
    compran de tipo II.

    Resumamos los datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    La función que nos da el coste es z =
    10x ? 30y = 10(x ? 3y).

    Debemos hacer mínima esta función, sujeta
    a las restricciones anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las
    restricciones, y la recta 10(x ? 3y) = 0 ? x ?
    3y = 0, que nos da la dirección de las rectas z =
    10(x ? 3y).

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    Por tanto, hay que comprar 2,5 de tipo I y 2,5 de tipo
    II.

    El precio en este caso será de z =
    10(2,5 ? 3?2,5) = 100 euros.

    Ejercicio nº 4.- Disponemos de
    210 000 euros para invertir en bolsa. Nos recomiendan dos tipos
    de acciones. Las del tipo A que rinden el 10% y las de
    tipo B que rinde el 8%. Decidimos invertir un
    máximo de 130 000 euros en las de tipo A y, como
    mínimo, 6 000 euros en las de tipo B.
    además, queremos que la inversión en las del tipo
    A sea menor o igual que el doble de la inversión
    en B.
    ¿Cuál tiene que ser la
    distribución de la inversión para obtener
    máximo interés anual?

    Solución: Llamamos x al
    dinero que invertimos en acciones de tipo A e y
    al que invertimos en las de tipo B.

    Resumimos los datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    La función que nos da el rendimiento total
    es:

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    Debemos maximizar esta función, sujeta a las
    restricciones anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    (la unidad es 10 000)

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    El máximo se alcanza en el punto (13,
    8).

    Por tanto, debemos invertir 130 000 euros en acciones
    del tipo A y 80 000 euros en las de tipo B. En
    este caso, el beneficio anual será de

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    Ejercicio nº 5.- a) Representa
    el recinto que cumple estas restricciones:

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    b) Da tres puntos que sean solución del
    sistema anterior.
    Solución:

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    Tomamos un punto cualquiera, por ejemplo el (0, 0), para
    comprobar cuáles son los puntos que cumplen las
    desigualdades propuestas.

    El recinto buscado es:

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    b) Por ejemplo: (1, 1), (2, 2) y (2, 0).

    Ejercicio nº 6.- Halla el
    mínimo de la función z = 3x ? 2y con las
    siguientes restricciones:

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    Solución:

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    y hallamos la región que cumple las condiciones
    del problema, teniendo en cuenta que x ? 0 e y
    ? 0.

    Los vértices de dicha región son los
    puntos:

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    Representamos la dirección de las rectas
    z = 3x ? 2y, dibujando lo que pase por el origen de
    coordenadas: 3x ? 2y = 0 ? Observamos que la recta 3x ? 2y = 0 y
    la recta 3x ? 2y = 2 son paralelas. Por tanto,

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    Este mínimo vale:

    z = 3 ??0 ? 2 ??1 = 2

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    Ejercicio nº 7.- Cierto
    fabricante produce dos artículos, A y B,
    para lo que requiere la utilización de dos secciones de
    producción: sección de montaje y sección de
    pintura.
    El artículo A requiere una hora
    de trabajo en la sección de montaje y dos en la de
    pintura; y el artículo B, tres horas en la
    sección de montaje y una hora en la de pintura.
    La
    sección de montaje solo puede estar en funcionamiento
    nueve horas diarias, mientras que la de pintura solo ocho horas
    cada día. El beneficio que se obtiene produciendo el
    artículo B es de 40 euros y el de A es
    de 20 euros.
    Calcula la producción diaria de los
    artículos A y B que maximiza el
    beneficio.

    Solución: Llamamos x a
    la producción diaria de artículos A e
    y a la de artículos B. Resumimos los
    datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    La función que nos da el beneficio es z
    = 20x ? 40y = 20(x ? 2y). Debemos obtener el
    máximo de esta función, sujeta a las restricciones
    anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    y la recta 20(x ? 2y) = 0 ? x ? 2y = 0, que nos
    da la dirección de las rectas z = 20x ?
    40y.

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    Monografias.com es decir,
    en (3, 2).

    Por tanto, deben producirse 3 unidades de A y 2
    de B. En este caso, el beneficio será de
    z = 20 ??3 ? 40 ??2 =140 euros.

    Ejercicio nº 8.- Un quiosco
    vende bolígrafos a 20 céntimos de euro y cuadernos
    a 30 céntimos de euro. Llevamos 120 céntimos de
    euro y pretendemos comprar los mismos cuadernos que
    bolígrafos, por lo menos. ¿Cuál será
    el número máximo de piezas que podemos
    comprar?

    Solución: Llamamos x al
    número de bolígrafos e y al número
    de cuadernos.

    Tenemos que:

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    Las restricciones son:

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    Dibujamos el recinto correspondiente. Las posibles
    soluciones son los puntos que aparecen
    señalados:

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    Debemos hacer máximo el número de piezas,
    es decir, debemos maximizar z = x ? y.
    Vemos que hay tres puntos que hacen máxima esta suma: (0,
    4), (1, 3) y (2, 2). El número máximo de piezas que
    podemos comprar es 4.

    Ejercicio nº 9.- a) Representa
    gráficamente el conjunto de soluciones del siguiente
    sistema de inecuaciones:

    Monografias.com b) Di
    si los puntos (0, 1), (0, 0) y (0, 3) son soluciones del sistema
    anterior.

    Solución:

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    Tomamos un punto cualquiera; por ejemplo el (0, 0), para
    comprobar cuáles son los puntos que cumplen las
    desigualdades propuestas.

    El recinto buscado es:

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    b) A la vista de la gráfica anterior, tenemos que
    (0, 1) sí es solución del sistema, (0, 0)
    también lo es, pero (0, 3) no.

    Ejercicio nº 10.- Maximiza la
    función z = 150x ? 100y, sujeta a las siguientes
    restricciones:

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    Solución:

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    y hallamos la región que cumple las condiciones
    del problema, teniendo en cuenta que x ? 0 e y
    ? 0.

    Los vértices de dicha región son los
    puntos:

    (0, 0); (0, 200); (240, 0) y (210, 60) ? Representamos
    la dirección de las rectas z = 150x ? 100y,
    dibujando la que pasa por el origen de coordenadas: 150x ? 100y =
    0

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    ? El máximo se encuentra en el vértice
    (210, 60), en el que z = 150 ??210 ? 100 ??60 = = 37
    500.

    Ejercicio nº 11.- Un orfebre
    fabrica dos tipos de joyas. Las del tipo A precisan 1 g
    de oro y 1,5 g de plata, vendiéndolas a 40 euros cada una.
    Para la fabricación de las de tipo B emplea 1,5 g
    de oro y 1 g de plata, y las vende a 50 euros. El orfebre tiene
    solo en el taller 750 g de cada uno de los metales.

    Calcula cuántas joyas ha de fabricar de cada clase para
    obtener un beneficio máximo.

    Solución: Llamamos x al
    número de joyas del tipo A e y al
    número de joyas del tipo B. Resumimos los datos
    en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    La función que nos da los ingresos es z
    = 40x ? 50y = 10(4x ? 5y).

    Debemos hacer máxima esta función, sujeta
    a las restricciones anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    y la recta 10(4x ? 5y) = 0 ? 4x ? 5y = 0, que nos da la
    dirección de las rectas z = 10(4x ?
    5y).

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    es decir, en (300, 300).

    Por tanto, ha de fabricar 300 joyas del tipo A
    y 300 del tipo B para obtener el máximo
    beneficio. Los ingresos en este caso serían z =
    40 ??300 ? 50 ??300 = 27 000 euros.

    Ejercicio nº 12.- En una
    pequeña empresa se fabrican diariamente solo dos tipos de
    aparatos, A y B. Como máximo pueden
    fabricarse 3 aparatos de cada tipo y, obligatoriamente, al menos
    un artículo del tipo B.
    Indica todas las
    posibilidades de fabricación si se quieren obtener unas
    ventas superiores a 60 euros, teniendo en cuenta que los precios
    de los artículos A y B son de 30 y 10
    euros, respectivamente.

    Solución: Llamamos x al
    número de aparatos de tipo A e y al
    número de aparatos de tipo B que podemos
    fabricar.

    Las restricciones son:

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    Representamos el conjunto de restricciones:

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    Observamos que la única solución posible
    es fabricar 2 aparatos de tipo A y 1 de tipo B.
    La venta es entonces de 2 ??30 ? 1 ??10 = 70 euros.

    Ejercicio nº 13.- a) Construye
    el recinto de soluciones del siguiente sistema:

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    b) Los puntos (20, 10), (20, 0) y (20, 20),
    ¿forman parte de las soluciones del sistema anterior?

    Solución:

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    Tomamos un punto cualquiera, por ejemplo el (0, 0), para
    comprobar cuáles son los puntos que cumplen las
    desigualdades propuestas.

    El recinto buscado es:

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    b) A la vista de la gráfica anterior, tenemos que
    los tres puntos son soluciones del sistema.

    Ejercicio nº 14.- a) Dibuja el
    recinto definido por:

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    b) Halla los vértices del recinto
    anterior.
    c) Halla el máximo de la función
    z = 4y ??x, sujeta a las restricciones
    propuestas en a). ¿En qué punto del recinto alcanza
    dicho máximo?

    Solución:

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    y hallamos la región que cumple las condiciones
    del problema.

    ? Los vértices del recinto son los
    puntos:

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    ? Representamos la dirección de las rectas
    z = 4y ??x, dibujando la que pasa por el origen
    de coordenadas: 4y ??x = 0

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    Ejercicio nº 15.- Unos grandes
    almacenes desean liquidar 200 camisas y 100 pantalones de la
    temporada anterior. Para ello, lanzan dos ofertas, A y
    B: La oferta A consiste en un lote de una
    camisa y un pantalón, que se venden a 30 euros; la oferta
    B consiste en un lote de tres camisas y un
    pantalón, que se vende a 50 euros. No se desea ofrecer
    menos de 20 lotes de la oferta A ni menos de 10 de la
    B.
    ¿Cuántos lotes han de vender de
    cada tipo para maximizar la ganancia?

    Solución: Llamamos x al
    número de lotes de A e y al
    número de lotes de B.

    Resumimos los datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    Maximizar las ganancias equivale a maximizar los
    ingresos. La función que nos da los ingresos es z
    = 30x ? 50y = 10(3x ? 5y). Debemos obtener el máximo de
    esta función sujeta a las restricciones
    anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    y la recta 30x ? 50y = 10(3x ? 5y) = 0 ? 3x ? 5y = 0, que nos da
    la dirección de las rectas z = 30x ?
    50y.

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    es decir, en (50, 50).

    Por tanto, se deben hacer 50 lotes de la oferta
    A y 50 de la B. Los ingresos en este caso
    serían de z = 30 ??50 ? 50 ??50 = 4 000
    euros.

    Ejercicio nº 16.- Se desea
    obtener tres elementos químicos a partir de las sustancias
    A y B. Un kilo de A contiene 8 gramos
    del primer elemento, 1 gramo del segundo y 2 del tercero; un kilo
    de B tiene 4 gramos del primer elemento, 1 gramo del
    segundo y 2 del tercero. Se desea obtener al menos 16 gramos del
    primer elemento y las cantidades del segundo y del tercero han de
    ser como mucho 5 y 20 gramos, respectivamente; y la cantidad de
    A es como mucho el doble que la de B.
    Calcula los
    kilos de A y los de B que han de tomarse para
    que el coste sea mínimo si un kilo de A vale 2
    euros y uno de B 10 euros.
    ¿Puede
    eliminarse alguna restricción?

    Solución: Llamamos x a
    los kilos de A e y a los de
    B.

    Resumimos los datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    La función que nos da el coste es z = 2x
    ? 10y = 2(x ? 5y). Debemos minimizar esta
    función, sujeta a las restricciones anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    y la recta 2(x ? 5y) = 0 ? x ? 5y = 0, que nos
    da la dirección de las rectas z = 2x ?
    10y.

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    es decir, en (1,6; 0,8).

    Por tanto, han de comprarse 1,6 kilos de A y
    0,8 de B. El coste en este caso será de
    z = 2 ??1,6 ? 10 ??0,8 = 11,2 euros.

    Ejercicio nº 17.- Una
    fábrica produce neveras utilitarias y de lujo. La
    fábrica esta dividida en dos secciones: montaje y acabado.
    Los requerimientos de trabajo vienen dados por la siguiente
    tabla:

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    El máximo número de horas de trabajo
    disponibles diariamente es de 120 en montaje y 180 en acabado,
    debido a las limitaciones de operarios.
    Si el beneficio es
    de 300 euros por cada nevera utilitaria y de 400 euros por cada
    nevera de lujo, ¿cuántas deben fabricarse
    diariamente de cada una para obtener el máximo
    beneficio?

    Solución:

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    Resumimos los datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    La función que nos da el beneficio es z
    = 300x ? 400y = 100(3x ? 4y). Debemos obtener el máximo de
    esta función, sujeta a las restricciones
    anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    y la recta 100(3x ? 4y) = 0 ? 3x ? 4y = 0, que nos da la
    dirección de las rectas z = 300x ?
    400y:

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    es decir, en (20, 20).

    Por tanto, deben fabricarse 20 neveras de cada uno de
    los dos tipos. El beneficio será z = 300 ??20 ?
    400 ??20 = 14 000 euros.

    Ejercicio nº 18.- La casa
    X fabrica helados A y B, hasta un
    máximo diario de 1 000 kilos. La fabricación de un
    kilo de A cuesta 1,8 euros y uno de B, 1,5
    euros. Calcula cuántos kilos de A y B
    deben fabricarse, sabiendo que la casa dispone de 2 700 euros
    /día y que un kilo de A deja un margen igual al
    90% del que deja un kilo de B.

    Solución: Llamamos x a
    los kilos de A e y a los de B. Sea
    m el margen de B; entonces el de A es
    0,9m.

    Resumimos los datos en una tabla:

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    Las restricciones son:

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    El margen total es z = 0,9mx ? mx =
    m(0,9x ? y). Esta es la función que
    debemos maximizar, sujeta a las restricciones
    anteriores.

    Dibujamos el recinto correspondiente a las restricciones
    y la recta m(0,9x ? y) = 0 ? 0,9x ? y
    = 0, que nos da la dirección de las rectas z =
    m(0,9x ? y).

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    Observamos que 1,8x ? 1,5y ? 2 700 no impone ninguna
    restricción nueva. El máximo se alcanza en el punto
    M (0, 1 000).

    Por tanto, deben fabricarse 1 000 kilos de helado de
    tipo B y nada de tipo A.

     

     

    Autor:

    Pablo Turmero

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