Từ miền nghiệm đến phương án tối ưu
Một cơ sở có thể làm nhiều loại sản phẩm với cùng một lượng vật liệu. Hệ bất phương trình cho biết các phương án thỏa mãn những ràng buộc; biểu thức mục tiêu cho biết đại lượng cần làm lớn nhất hoặc nhỏ nhất. Sau khi xác định miền nghiệm, ta so sánh giá trị của biểu thức mục tiêu tại các đỉnh.
Khi miền nghiệm là một miền đa giác
Với biểu thức bậc nhất $F(x;y)=ax+by$ trên một miền đa giác gồm cả phần trong và biên, giá trị lớn nhất và nhỏ nhất đạt được tại ít nhất một đỉnh. Vì vậy ta tìm các đỉnh, tính $F$ ở từng đỉnh rồi so sánh.
Trong bài này, miền đa giác phải hữu hạn và lấy cả biên. Không suy ra rằng mọi hệ bất phương trình đều có giá trị lớn nhất: chẳng hạn trên $x\ge0,y\ge0$, biểu thức $x+y$ có thể lớn tùy ý.
Lập các ràng buộc
Một cơ sở làm hai loại hộp quà A và B. Mỗi hộp A cần $2$ đơn vị vật liệu, mỗi hộp B cần $1$ đơn vị. Có $10$ đơn vị vật liệu và chỉ đóng được nhiều nhất $8$ hộp. Mỗi hộp A đem lại $50$ nghìn đồng lợi nhuận, mỗi hộp B đem lại $30$ nghìn đồng. Giả sử bán hết số hộp đã làm.
Gọi $x,y$ lần lượt là số hộp A,B; $x,y$ là số nguyên không âm. Các ràng buộc và mục tiêu là:
| Nội dung | Biểu thức |
|---|---|
| Không quá 8 hộp | $x+y\le8$ |
| Không quá 10 đơn vị vật liệu | $2x+y\le10$ |
| Số hộp không âm | $x\ge0,y\ge0$ |
| Lợi nhuận, nghìn đồng | $F=50x+30y$ |
Ta cần tìm **giá trị lớn nhất** của F, chứ không cần dùng hết mọi nguồn lực bằng cách biến tất cả dấu ≤ thành dấu = ngay từ đầu.
Tính tại các đỉnh và trả lời theo bài toán
Miền nghiệm thực của hệ chính là tứ giác ở bài trước. Ta lập bảng:
| Đỉnh $(x;y)$ | $F=50x+30y$ (nghìn đồng) |
|---|---|
| $(0;0)$ | $0$ |
| $(5;0)$ | $250$ |
| $(2;6)$ | $280$ |
| $(0;8)$ | $240$ |
Giá trị lớn nhất là $280$ tại $(2;6)$. Hai tọa độ là số nguyên không âm, nên phương án này cũng phù hợp yêu cầu số hộp: làm $2$ hộp A và $6$ hộp B, lợi nhuận $280$ nghìn đồng.
Kiểm lại: $2+6=8$ hộp và $2\cdot2+6=10$ đơn vị vật liệu. Nếu một bài khác cho đỉnh không nguyên, không được tự làm tròn rồi kết luận tối ưu; các dữ kiện ở đây đã cho phương án tối ưu nguyên.
Phân biệt ràng buộc và mục tiêu
Trong bài hộp quà, biểu thức nào cần tìm giá trị lớn nhất?
Đúng đại lượng lợi nhuận mà đề yêu cầu.
Đây là số hộp, không phải lợi nhuận.
Đây là lượng vật liệu đã dùng.
Hiệu số hộp không phải mục tiêu đề bài.
Lời giải
Lợi nhuận là $50x+30y$ nghìn đồng. Hai biểu thức $x+y$ và $2x+y$ dùng trong ràng buộc số hộp và vật liệu.
Đổi lợi nhuận và chọn lại phương án
Giữ các ràng buộc $x\ge0$, $y\ge0$, $x+y\le8$, $2x+y\le10$, nhưng lợi nhuận của mỗi hộp A và B lần lượt là $70$ nghìn đồng và $20$ nghìn đồng. Phương án nào cho lợi nhuận lớn nhất?
Đúng. Đây là giá trị lớn nhất khi so sánh tại bốn đỉnh.
Với lợi nhuận mới, phương án $(2;6)$ chỉ cho $260$ nghìn đồng, không phải $280$ nghìn đồng.
Phương án này phù hợp ràng buộc nhưng lợi nhuận nhỏ hơn 350 nghìn đồng.
Điểm $(4;2)$ nằm trên cạnh ràng buộc và cho 320 nghìn đồng, vẫn nhỏ hơn 350 nghìn đồng.
Lời giải
Biểu thức cần tối ưu là $G=70x+20y$. Tại bốn đỉnh $(0;0)$, $(5;0)$, $(2;6)$, $(0;8)$, giá trị của $G$ lần lượt là
$$0,\quad350,\quad260,\quad160\quad\text{(nghìn đồng)}.$$
Giá trị lớn nhất là $350$ tại $(5;0)$. Phương án này dùng 10 đơn vị vật liệu và làm 5 hộp, đều không vượt giới hạn. Chọn A.
Những điều cần nhớ
Đặt ẩn kèm đơn vị và miền giá trị; lập từng ràng buộc; viết biểu thức cần tối ưu; xác định miền và các đỉnh; so sánh rồi trả lời theo ngữ cảnh. Không làm tròn tùy tiện một phương án không nguyên.
Đang học