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Optimización lineal en el plano
Problema
2020 · Extraordinaria · Titular
2
Examen
a) Represente la región factible definida por las siguientes inecuaciones y determine sus vértices:
x+2y13x + 2y \le 13
xy4x - y \le 4
x2y7x - 2y \ge -7
x+y5x + y \ge 5
b) Calcule los valores máximo y mínimo de la función objetivo F(x,y)=x+yF(x, y) = x + y en la región anterior y determine los puntos en los que se alcanzan.
Programación LinealInecuacionesOptimización
Resolución de Problema de Programación Lineal
a) Represente la región factible definida por las siguientes inecuaciones y determine sus vértices: x+2y13x + 2y \le 13 xy4x - y \le 4 x2y7x - 2y \ge -7 x+y5x + y \ge 5

Para representar la región factible, primero transformamos las inecuaciones en igualdades para obtener las rectas que delimitan el recinto:

r1:x+2y=13r2:xy=4r3:x2y=7r4:x+y=5r_1: x + 2y = 13 \quad r_2: x - y = 4 \quad r_3: x - 2y = -7 \quad r_4: x + y = 5

Calculamos los puntos de intersección para hallar los vértices de la región:V1=r1r2V_1 = r_1 \cap r_2: Resolviendo el sistema {x+2y=13,xy=4}\{x + 2y = 13, x - y = 4\} restando las ecuaciones obtenemos 3y=9    y=33y = 9 \implies y = 3. Sustituyendo, x3=4    x=7x - 3 = 4 \implies x = 7. Por tanto, V1=(7,3)V_1 = (7, 3).V2=r2r4V_2 = r_2 \cap r_4: Resolviendo el sistema {xy=4,x+y=5}\{x - y = 4, x + y = 5\} sumando las ecuaciones obtenemos 2x=9    x=4.52x = 9 \implies x = 4.5. Sustituyendo, 4.5+y=5    y=0.54.5 + y = 5 \implies y = 0.5. Por tanto, V2=(4.5,0.5)V_2 = (4.5, 0.5).V3=r4r3V_3 = r_4 \cap r_3: Resolviendo el sistema {x+y=5,x2y=7}\{x + y = 5, x - 2y = -7\} restando las ecuaciones obtenemos 3y=12    y=43y = 12 \implies y = 4. Sustituyendo, x+4=5    x=1x + 4 = 5 \implies x = 1. Por tanto, V3=(1,4)V_3 = (1, 4).V4=r3r1V_4 = r_3 \cap r_1: Resolviendo el sistema {x2y=7,x+2y=13}\{x - 2y = -7, x + 2y = 13\} sumando las ecuaciones obtenemos 2x=6    x=32x = 6 \implies x = 3. Sustituyendo, 3+2y=13    2y=10    y=53 + 2y = 13 \implies 2y = 10 \implies y = 5. Por tanto, V4=(3,5)V_4 = (3, 5).

b) Calcule los valores máximo y mínimo de la función objetivo F(x,y)=x+yF(x, y) = x + y en la región anterior y determine los puntos en los que se alcanzan.

Evaluamos la función objetivo F(x,y)=x+yF(x, y) = x + y en cada uno de los vértices hallados:F(V1)=F(7,3)=7+3=10F(V_1) = F(7, 3) = 7 + 3 = 10 F(V2)=F(4.5,0.5)=4.5+0.5=5F(V_2) = F(4.5, 0.5) = 4.5 + 0.5 = 5 F(V3)=F(1,4)=1+4=5F(V_3) = F(1, 4) = 1 + 4 = 5 F(V4)=F(3,5)=3+5=8F(V_4) = F(3, 5) = 3 + 5 = 8

x+2y≤13x-y≤4x-2y≥-7x+y≥5(7, 3)(4.5, 0.5)(1, 4)(3, 5)Máx: z = 1002468246xyF(x, y) = x + y

El valor máximo de la función es 10 y se alcanza en el punto V1(7,3)V_1(7, 3). El valor mínimo es 5 y, dado que se alcanza en los vértices V2(4.5,0.5)V_2(4.5, 0.5) y V3(1,4)V_3(1, 4), se alcanza en todos los puntos pertenecientes al segmento que une ambos vértices (contenido en la recta x+y=5x + y = 5).