a) Represente la región factible definida por las siguientes inecuaciones y determine sus vértices:
x+2y≤13
x−y≤4
x−2y≥−7
x+y≥5
b) Calcule los valores máximo y mínimo de la función objetivo F(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+2y≤13x−y≤4x−2y≥−7x+y≥5
Para representar la región factible, primero transformamos las inecuaciones en igualdades para obtener las rectas que delimitan el recinto:
r1:x+2y=13r2:x−y=4r3:x−2y=−7r4:x+y=5
Calculamos los puntos de intersección para hallar los vértices de la región:V1=r1∩r2: Resolviendo el sistema {x+2y=13,x−y=4} restando las ecuaciones obtenemos 3y=9⟹y=3. Sustituyendo, x−3=4⟹x=7. Por tanto, V1=(7,3).V2=r2∩r4: Resolviendo el sistema {x−y=4,x+y=5} sumando las ecuaciones obtenemos 2x=9⟹x=4.5. Sustituyendo, 4.5+y=5⟹y=0.5. Por tanto, V2=(4.5,0.5).V3=r4∩r3: Resolviendo el sistema {x+y=5,x−2y=−7} restando las ecuaciones obtenemos 3y=12⟹y=4. Sustituyendo, x+4=5⟹x=1. Por tanto, V3=(1,4).V4=r3∩r1: Resolviendo el sistema {x−2y=−7,x+2y=13} sumando las ecuaciones obtenemos 2x=6⟹x=3. Sustituyendo, 3+2y=13⟹2y=10⟹y=5. Por tanto, V4=(3,5).
b) Calcule los valores máximo y mínimo de la función objetivo F(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+y en cada uno de los vértices hallados:F(V1)=F(7,3)=7+3=10F(V2)=F(4.5,0.5)=4.5+0.5=5F(V3)=F(1,4)=1+4=5F(V4)=F(3,5)=3+5=8
El valor máximo de la función es 10 y se alcanza en el punto V1(7,3). El valor mínimo es 5 y, dado que se alcanza en los vértices V2(4.5,0.5) y V3(1,4), se alcanza en todos los puntos pertenecientes al segmento que une ambos vértices (contenido en la recta x+y=5).