Sean la función F(x,y)=5x−3y y la región del plano R definida mediante las inecuaciones:
2x−3y≤1;4x+y≤9;x+y≤5;9x−y≥0;y≥0
a) Dibuje la región R y calcule sus vértices.b) Indique razonadamente si los puntos A(2,2) y B(1,3.5) pertenecen a la región R.c) Obtenga los puntos de la región R donde F alcanza el máximo y el mínimo y calcule sus correspondientes valores.
Programación LinealOptimizaciónRegión Factible
Resolución de problema de Programación Lineal
a) Dibuje la región R y calcule sus vértices.
Para delimitar la región factible R, primero representamos las rectas asociadas a las inecuaciones del sistema. La región R es el polígono convexo formado por la intersección de los semiplanos definidos por dichas inecuaciones.Calculamos los vértices resolviendo los sistemas de ecuaciones formados por las rectas que se cortan:Vértice V1: Intersección de 9x−y=0 y y=0. Sustituyendo, obtenemos el punto (0,0).Vértice V2: Intersección de 2x−3y=1 y y=0. De 2x=1 obtenemos el punto (0.5,0).Vértice V3: Intersección de 2x−3y=1 y 4x+y=9. Multiplicando la segunda por 3 y sumando: 14x=28⟹x=2. Sustituyendo en la segunda, y=1. Obtenemos el punto (2,1).Vértice V4: Intersección de 4x+y=9 y x+y=5. Restando las ecuaciones: 3x=4⟹x=4/3. Sustituyendo, y=5−4/3=11/3. Obtenemos el punto (4/3,11/3)≈(1.33,3.67).Vértice V5: Intersección de x+y=5 y 9x−y=0. Sustituyendo y=9x en la primera: 10x=5⟹x=0.5. Luego y=4.5. Obtenemos el punto (0.5,4.5).
b) Indique razonadamente si los puntos A(2,2) y B(1,3.5) pertenecen a la región R.
Para el punto A(2,2), comprobamos la segunda inecuación: 4(2)+2=10. Como 10>9, el punto no cumple la restricción 4x+y≤9. Por tanto, A∈/R.Para el punto B(1,3.5), comprobamos todas las inecuaciones:
2(1)−3(3.5)=−8.5≤1 (Sí)
4(1)+3.5=7.5≤9 (Sí)
1+3.5=4.5≤5 (Sí)
9(1)−3.5=5.5≥0 (Sí)
3.5≥0 (Sí)
Como cumple todas las restricciones, B∈R.
c) Obtenga los puntos de la región R donde F alcanza el máximo y el mínimo y calcule sus correspondientes valores.
Evaluamos la función objetivo F(x,y)=5x−3y en cada uno de los vértices hallados en el apartado (a):F(0,0)=5(0)−3(0)=0F(0.5,0)=5(0.5)−3(0)=2.5F(2,1)=5(2)−3(1)=7F(4/3,11/3)=5(4/3)−3(11/3)=20/3−33/3=−13/3≈−4.33F(0.5,4.5)=5(0.5)−3(4.5)=2.5−13.5=−11
Comparando los valores obtenidos, concluimos que el valor máximo de la función es 7 y se alcanza en el punto (2,1), mientras que el valor mínimo es −11 y se alcanza en el punto (0.5,4.5).