דלג לתוכן

תחום האפשרויות ונקודות הקודקוד

תחום האפשרויות ונקודות הקודקוד

שני אילוצים בנגרייה

בנגרייה של השיעור הקודם יש מגבלה נוספת: הלכה.
שולחן צריך ליטר לכה, וכיסא – גם הוא ליטר.
בכל שבוע מגיעים לנגרייה 40 ליטרים של לכה.
x\displaystyle x הוא מספר השולחנות בשבוע, ו-y\displaystyle y מספר הכיסאות.

תוכנית ייצור צריכה לקיים עכשיו ארבעה אילוצים יחד:

  • x≥0\displaystyle x\ge0, y≥0\displaystyle y\ge0 – מספר המוצרים אינו שלילי;
  • 3x+y≤60\displaystyle 3x+y\le60 – שעות העבודה;
  • x+y≤40\displaystyle x+y\le40 – הלכה.
תחום האפשרויות

בלוח הגרפים כל אילוץ מצליל את חצי המישור שלו.

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
  • החלק שמוצלל בכל ארבעת הצבעים יחד – הכהה ביותר – הוא תחום האפשרויות: כל התוכניות שמקיימות את כל האילוצים.
  • תחום האפשרויות כאן הוא מרובע. כל נקודה בתוכו, או על הצלעות שלו, היא תוכנית שהנגרייה יכולה לבצע.
  • תוכנית מחוץ לו חורגת לפחות מאילוץ אחד: (5,38)\displaystyle (5,38) מקיימת את אילוץ השעות (15+38=53\displaystyle {15+38}={53}), אבל צריכה 43 ליטרים של לכה.
נקודות הקודקוד

הקודקודים של תחום האפשרויות נקראים נקודות הקודקוד. בלוח הגרפים, קווי הגבול: y=60−3x\displaystyle {y}={60-3x} – השעות, ו-y=40−x\displaystyle {y}={40-x} – הלכה (המקווקו).

y=60−3x\displaystyle y=60-3x
y=40−x\displaystyle y=40-x
O=(0,0)\displaystyle O=(0,0)
A=(0,40)\displaystyle A=(0,40)
B=(10,30)\displaystyle B=(10,30)
C=(20,0)\displaystyle C=(20,0)

כל נקודת קודקוד היא נקודת חיתוך של שני קווי גבול:

  • O=(0,0)\displaystyle {O}={(0,0)} – הצירים: לא מייצרים כלום.
  • A=(0,40)\displaystyle {A}={(0,40)} – קו הלכה וציר y\displaystyle y: רק כיסאות, כל הלכה.
  • B=(10,30)\displaystyle {B}={(10,30)} – קו השעות וקו הלכה: כל השעות וכל הלכה.
  • C=(20,0)\displaystyle {C}={(20,0)} – קו השעות וציר x\displaystyle x: רק שולחנות, כל השעות.

לא כל נקודת חיתוך היא קודקוד: קו השעות חותך את ציר y\displaystyle y ב-(0,60)\displaystyle (0,60), אבל שם צריך 60 ליטרים של לכה – הנקודה מחוץ לתחום.

קודקוד במערכת משוואות
בדיקה: 3⋅10+30=60\displaystyle {3\cdot10+30}={60}, ו-10+30=40\displaystyle {10+30}={40}.

על הקודקוד B\displaystyle B שני קווי הגבול נפגשים, ולכן הוא הפתרון של מערכת המשוואות שלהם.
בדוגמה שלפניכם נחסר את המשוואה השנייה מהראשונה:

{3x+y=60x+y=40\begin{cases}3x+y=60\\x+y=40\end{cases}
  • החיסור מבטל את y\displaystyle y: 2x=20\displaystyle {2x}={20}, ולכן x=10\displaystyle {x}={10}.
  • נציב במשוואה השנייה: 10+y=40\displaystyle {10+y}={40}, ולכן y=30\displaystyle {y}={30}.
  • הקודקוד: (10,30)\displaystyle (10,30) – 10 שולחנות ו-30 כיסאות.
תרגיל 1

המאפייה של השיעור הקודם אופה עוגות ופשטידות.
עוגה תופסת את התנור שעתיים, ופשטידה – שעה; התנור פנוי 24 שעות בשבוע.
עוגה צריכה קילוגרם קמח, וגם פשטידה; במאפייה יש 16 קילוגרמים של קמח בשבוע.
x\displaystyle x הוא מספר העוגות בשבוע, ו-y\displaystyle y מספר הפשטידות.

א

כתבו בלוח הגרפים את האילוץ של התנור ואת האילוץ של הקמח.

ב

בלוח הגרפים, קווי הגבול של שני האילוצים: y=24−2x\displaystyle {y}={24-2x} – התנור, ו-y=16−x\displaystyle {y}={16-x} – הקמח (המקווקו).
סמנו את נקודות הקודקוד של תחום האפשרויות, מלבד ראשית הצירים.

y=24−2x\displaystyle y=24-2x
y=16−x\displaystyle y=16-x

תרגיל 2

מפעל קטן תופר תרמילים ותיקי יד.
תרמיל לוקח 3 שעות תפירה, ותיק יד – שעתיים; יש 120 שעות תפירה בשבוע.
כל תיק, מכל סוג, צריך מטר רבוע של בד; יש 50 מטרים רבועים של בד בשבוע.
x\displaystyle x הוא מספר התרמילים, ו-y\displaystyle y מספר תיקי היד.
פתרו את מערכת המשוואות של שני קווי הגבול: באיזו תוכנית המפעל משתמש בכל שעות התפירה ובכל הבד?

    תרגיל 3

    חנות רהיטים הזמינה מהנגרייה לפחות 15 כיסאות בשבוע, ולכן לנגרייה יש עכשיו גם את האילוץ y≥15\displaystyle y\ge15.
    בלוח הגרפים, שלושת קווי הגבול: y=60−3x\displaystyle {y}={60-3x} – השעות, y=40−x\displaystyle {y}={40-x} – הלכה (המקווקו), ו-y=15\displaystyle {y}={15} – ההזמנה.
    סמנו את ארבע נקודות הקודקוד של תחום האפשרויות החדש.
    קווי הלכה וההזמנה נפגשים בנקודה (25,15)\displaystyle (25,15). למה היא אינה נקודת קודקוד?

    y=60−3x\displaystyle y=60-3x
    y=40−x\displaystyle y=40-x
    y=15\displaystyle y=15