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Optimización lineal
Problema
2023 · Ordinaria · Titular
1
Examen
BLOQUE A - EJERCICIO 1

Sean la función F(x,y)=5x3yF(x,y) = 5x - 3y y la región del plano RR definida mediante las inecuaciones:

2x3y1;4x+y9;x+y5;9xy0;y02x - 3y \le 1; \quad 4x + y \le 9; \quad x + y \le 5; \quad 9x - y \ge 0; \quad y \ge 0
a) Dibuje la región RR y calcule sus vértices.b) Indique razonadamente si los puntos A(2,2)A(2,2) y B(1,3.5)B(1, 3.5) pertenecen a la región RR.c) Obtenga los puntos de la región RR donde FF alcanza el máximo y el mínimo y calcule sus correspondientes valores.
Programación LinealOptimizaciónRegión Factible
Resolución de problema de Programación Lineal
a) Dibuje la región RR y calcule sus vértices.

Para delimitar la región factible RR, primero representamos las rectas asociadas a las inecuaciones del sistema. La región RR 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 V1V_1: Intersección de 9xy=09x - y = 0 y y=0y = 0. Sustituyendo, obtenemos el punto (0,0)(0, 0).Vértice V2V_2: Intersección de 2x3y=12x - 3y = 1 y y=0y = 0. De 2x=12x = 1 obtenemos el punto (0.5,0)(0.5, 0).Vértice V3V_3: Intersección de 2x3y=12x - 3y = 1 y 4x+y=94x + y = 9. Multiplicando la segunda por 33 y sumando: 14x=28    x=214x = 28 \implies x = 2. Sustituyendo en la segunda, y=1y = 1. Obtenemos el punto (2,1)(2, 1).Vértice V4V_4: Intersección de 4x+y=94x + y = 9 y x+y=5x + y = 5. Restando las ecuaciones: 3x=4    x=4/33x = 4 \implies x = 4/3. Sustituyendo, y=54/3=11/3y = 5 - 4/3 = 11/3. Obtenemos el punto (4/3,11/3)(1.33,3.67)(4/3, 11/3) \approx (1.33, 3.67).Vértice V5V_5: Intersección de x+y=5x + y = 5 y 9xy=09x - y = 0. Sustituyendo y=9xy = 9x en la primera: 10x=5    x=0.510x = 5 \implies x = 0.5. Luego y=4.5y = 4.5. Obtenemos el punto (0.5,4.5)(0.5, 4.5).

b) Indique razonadamente si los puntos A(2,2)A(2,2) y B(1,3.5)B(1, 3.5) pertenecen a la región RR.

Para el punto A(2,2)A(2, 2), comprobamos la segunda inecuación: 4(2)+2=104(2) + 2 = 10. Como 10>910 > 9, el punto no cumple la restricción 4x+y94x + y \le 9. Por tanto, ARA \notin R.Para el punto B(1,3.5)B(1, 3.5), comprobamos todas las inecuaciones: 2(1)3(3.5)=8.512(1) - 3(3.5) = -8.5 \le 1 (Sí) 4(1)+3.5=7.594(1) + 3.5 = 7.5 \le 9 (Sí) 1+3.5=4.551 + 3.5 = 4.5 \le 5 (Sí) 9(1)3.5=5.509(1) - 3.5 = 5.5 \ge 0 (Sí) 3.503.5 \ge 0 (Sí) Como cumple todas las restricciones, BRB \in R.

c) Obtenga los puntos de la región RR donde FF alcanza el máximo y el mínimo y calcule sus correspondientes valores.

Evaluamos la función objetivo F(x,y)=5x3yF(x,y) = 5x - 3y en cada uno de los vértices hallados en el apartado (a):F(0,0)=5(0)3(0)=0F(0, 0) = 5(0) - 3(0) = 0 F(0.5,0)=5(0.5)3(0)=2.5F(0.5, 0) = 5(0.5) - 3(0) = 2.5 F(2,1)=5(2)3(1)=7F(2, 1) = 5(2) - 3(1) = 7 F(4/3,11/3)=5(4/3)3(11/3)=20/333/3=13/34.33F(4/3, 11/3) = 5(4/3) - 3(11/3) = 20/3 - 33/3 = -13/3 \approx -4.33 F(0.5,4.5)=5(0.5)3(4.5)=2.513.5=11F(0.5, 4.5) = 5(0.5) - 3(4.5) = 2.5 - 13.5 = -11

2x-3y≤14x+y≤9x+y≤59x-y≥0(0,0)(0.5,0)(2,1)(1.33,3.67)(0.5,4.5)Máx: z = 70123246xyz = 5x - 3y

Comparando los valores obtenidos, concluimos que el valor máximo de la función es 77 y se alcanza en el punto (2,1)(2, 1), mientras que el valor mínimo es 11-11 y se alcanza en el punto (0.5,4.5)(0.5, 4.5).