דלג לתוכן

פונקציית המטרה והתוכנית הטובה ביותר

פונקציית המטרה והתוכנית הטובה ביותר

פונקציית המטרה: הרווח

הנגרייה מרוויחה 400 ₪ על כל שולחן ו-150 ₪ על כל כיסא.
הרווח מהתוכנית (x,y)\displaystyle (x,y) הוא

P=400x+150yP=400x+150y

הפונקציה הזו נקראת פונקציית המטרה: היא נותנת לכל תוכנית את המספר שרוצים להגדיל – כאן הרווח. בבעיה של עלות רוצים להקטין אותו.

P=ax+by\displaystyle P=ax+by
הרווח בנקודות הקודקוד

תחום האפשרויות של הנגרייה הוא מרובע עם ארבע נקודות קודקוד. נחשב את הרווח בכל אחת מהן:

נקודת קודקודהתוכניתהרווח P=400x+150y\displaystyle {P}={400x+150y}
(0,0)\displaystyle (0,0)כלום0 ₪
(0,40)\displaystyle (0,40)40 כיסאות150⋅40=6,000\displaystyle {150\cdot40}={6{,}000} ₪
(10,30)\displaystyle (10,30)10 שולחנות ו-30 כיסאות400⋅10+150⋅30=8,500\displaystyle {400\cdot10+150\cdot30}={8{,}500} ₪
(20,0)\displaystyle (20,0)20 שולחנות400⋅20=8,000\displaystyle {400\cdot20}={8{,}000} ₪

התוכנית הטובה ביותר: 10 שולחנות ו-30 כיסאות בשבוע, ברווח של 8,500 ₪.

קווי רווח שווה

כל התוכניות שנותנות אותו רווח נמצאות על ישר אחד. בלוח הגרפים, תחום האפשרויות ושני ישרים מקווקווים:

  • 400x+150y=6,000\displaystyle {400x+150y}={6{,}000}, כלומר y=40−83x\displaystyle {y}={40-\frac{8}{3}x} – התוכניות ברווח של 6,000 ₪;
  • 400x+150y=8,500\displaystyle {400x+150y}={8{,}500}, כלומר y=170−8x3\displaystyle {y}={\frac{170-8x}{3}} – התוכניות ברווח של 8,500 ₪.
x≥0\displaystyle x\ge 0
y≥0\displaystyle y\ge 0
3x+y≤60\displaystyle 3x+y\le 60
x+y≤40\displaystyle x+y\le 40
y=40−83x\displaystyle y=40-\frac{8}{3}x
y=170−8x3\displaystyle y=\frac{170-8x}{3}
B=(10,30)\displaystyle B=(10,30)
  • כל הקווים של רווח שווה מקבילים: לכולם אותו שיפוע, −83\displaystyle -\frac{8}{3}. רק המספר בצד ימין משתנה.
  • רווח גדול יותר – הישר עולה למעלה, במקביל לעצמו.
  • הרווח הגדול ביותר הוא של הישר האחרון שעוד נוגע בתחום האפשרויות. הוא נוגע בו בפינה: בנקודת הקודקוד B=(10,30)\displaystyle {B}={(10,30)}.

לכן בתכנון לינארי הערך הגדול ביותר, וגם הקטן ביותר, של פונקציית המטרה נמצא תמיד באחת מנקודות הקודקוד, ומספיק לחשב אותה שם.

דרך הפתרון

בעיה של תכנון לינארי נפתרת בחמישה צעדים:

  1. בוחרים משתנים: x\displaystyle x ו-y\displaystyle y – הכמויות שמחליטים עליהן.
  2. כותבים את האילוצים, וגם x≥0\displaystyle x\ge0, y≥0\displaystyle y\ge0.
  3. מציירים את תחום האפשרויות.
  4. מוצאים את נקודות הקודקוד – בגרף או במערכת משוואות של שני קווי גבול.
  5. מחשבים את פונקציית המטרה בכל נקודת קודקוד, ובוחרים את הערך הגדול ביותר (רווח) או הקטן ביותר (עלות).
תרגיל 1

נקודות הקודקוד של תחום האפשרויות של המאפייה מהשיעור הקודם: (0,0)\displaystyle (0,0), (0,16)\displaystyle (0,16), (8,8)\displaystyle (8,8) ו-(12,0)\displaystyle (12,0).
x\displaystyle x הוא מספר העוגות בשבוע, ו-y\displaystyle y מספר הפשטידות.
המאפייה מרוויחה 30 ₪ על עוגה ו-20 ₪ על פשטידה.

א

חשבו את הרווח בנקודה (0,16)\displaystyle (0,16).

    / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

    / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

    ב

    חשבו את הרווח בנקודה (8,8)\displaystyle (8,8).

      / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

      / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

      ג

      חשבו את הרווח בנקודה (12,0)\displaystyle (12,0).

        / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

        / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

        ד

        כמה עוגות וכמה פשטידות כדאי לאפות בשבוע? מה הרווח?

        עוגות

          / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

          / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

          פשטידות

            / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

            / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

            הרווח (₪)

              / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

              / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

              תרגיל 2

              המחירים השתנו, ועכשיו המאפייה מרוויחה 50 ₪ על עוגה ו-10 ₪ בלבד על פשטידה.
              האילוצים לא השתנו, ולכן גם נקודות הקודקוד.
              חשבו את הרווח בכל נקודת קודקוד.
              מהי התוכנית הטובה ביותר עכשיו?

              עוגות

                / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                פשטידות

                  / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                  / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                  תרגיל 3

                  בית ספר מארגן טיול ל-240 תלמידים לפחות.
                  באוטובוס יש 60 מקומות, ובמיניבוס – 20.
                  לחברת ההסעות יש רק 8 נהגים פנויים, נהג אחד לכל רכב.
                  אוטובוס עולה 2,000 ₪, ומיניבוס – 600 ₪.
                  x\displaystyle x הוא מספר האוטובוסים, ו-y\displaystyle y מספר המיניבוסים.

                  א

                  כתבו בלוח הגרפים את האילוץ של המקומות ואת האילוץ של הנהגים.

                  ב

                  בלוח הגרפים, קווי הגבול: y=12−3x\displaystyle {y}={12-3x} – המקומות, ו-y=8−x\displaystyle {y}={8-x} – הנהגים (המקווקו).
                  תחום האפשרויות הוא משולש. סמנו את שלוש נקודות הקודקוד שלו.

                  y=12−3x\displaystyle y=12-3x
                  y=8−x\displaystyle y=8-x

                  ג

                  כתבו את פונקציית המטרה – העלות של ההסעה – וחשבו אותה בכל נקודת קודקוד.
                  כמה אוטובוסים וכמה מיניבוסים כדאי להזמין? כמה תעלה ההסעה?

                  אוטובוסים

                    / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                    / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                    מיניבוסים

                      / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                      / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                      העלות (₪)

                        / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

                        / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה