2014年7月12日土曜日

H25春 午前問76

学生時代の数学の授業を思い出しますね。

問題文から読み取れることを挙げてみます。

■求める答えは最大利益となっています。

製品Aと製品Bは1日あたりの原料使用量制限と、
設備使用時間制限があります。
この制限の中で製品Aと製品Bの作る数を変更して最大の利益数を求めるということになります。


■原料の制限
1日あたり最大16kgまでとなっています。 製品Aが2kg/個、製品Bが4kg/個となっているので

たとえば、
製品A→0個、 製品B→4個 の時16kg使用
製品A→2個、 製品B→3個 の時16kg使用
製品A→4個、 製品B→2個 の時16kg使用
製品A→6個、 製品B→1個 の時16kg使用
製品A→8個、 製品B→0個 の時16kg使用

といった関係があります。
ただ、最大が16kgなのでそれ未満でもよいわけです。
製品Aが1個、 製品Bが1個 なら原材料は6kgまでしか使用しません。


製品の個数をそれぞれ A,Bとすると
以下の式がなりたつはずです。

(2 * A)[kg] + (4 * B)[kg] ≦ 16[kg] 

取りうる値は、上で示したような値となります。

グラフを書くのであれば、まずは見やすくするためにB = とかにしてみます。

2*A + 4*B ≦ 16

4*B ≦ 16 - 2*A

B ≦ 4 - 0.5*A

この式から見るとAが0の時Bは最大の4となりそれ以下の値は

Aが1つ大きくなるたびにBが0.5ずつ小さくなる

グラフであることがわかります。

Bの値は右辺の値以下なので以下のようなグラフになります。























■設備使用時間
1日あたり最大12時間までとなっています。 製品Aが3時間、製品Bが2時間となっているので

たとえば、
製品A→0個、 製品B→6個 の時12時間使用
製品A→2個、 製品B→3個 の時12時間使用
製品A→4個、 製品B→0個 の時12時間使用

といった関係があります。
ただ、最大が12時間なのでそれ未満でもよいわけです。
製品Aが1個、 製品Bが1個 なら設備使用時間は5時間までしか使用しません。


製品の個数をそれぞれ A,Bとすると
以下の式がなりたつはずです。

(3 * A)[時間] + (2 * B)[時間] ≦ 12[時間] 

取りうる値は、上で示したような値となります。

グラフを書くのであれば、まずは見やすくするためにB = とかにしてみます。

3*A + 2*B ≦ 12

2*B ≦ 12 - 3*A

B ≦ 6 - 1.5*A

この式から見るとAが0の時Bは最大の6となりそれ以下の値は

Aが1つ大きくなるたびにBが1.5ずつ小さくなる

グラフであることがわかります。

Bの値は右辺の値以下なので以下のようなグラフになります。























問題文から読み取れるのはここまでです。

原料の制限でAとBの取りうる値と
時間の制限でAとBの取りうる値が判明したので

原料の制限では、Aが8の時Bが0を取りますが
時間の制限では、Aの最大値は4なので二つのグラフを重ねあわせたところが

二つの制限を満たす領域となります。






















製品(A,B)のとりうる値は、以下の16通。
(0,0)、(0,1)、(0,2)、(0,3)、(0,4)
(1,0)、(1,1)、(1,2)、(1,3)
(2,0)、(2,1)、(2,2)、(2,3)
(3,0)、(3,1)
(4,0)

これらに対し、製品Aが5万円、製品Bが4万円とした場合の利益を求めることになります。

1つずつ求めていけば確実ですが、さすがに (A,B)=(0,0)や(0,1)が
直感でも最大値になるとは思えないと思います。

最大となる可能性があるのは、
製品Aが0~4の時の製品Bの最大値をそれぞれ計算しとけば確実ですね。


・製品A=0,B=4の時
0 * 5 + 4 * 4 = 16万円

・製品A=1,B=3の時
1 * 5 + 3 * 4 = 17万円

・製品A=2,B=3の時
2 * 5 + 3 * 4 = 22万円

・製品A=3,B=1の時
3 * 5 + 1 * 4 = 19万円

・製品A=4,B=0の時
4 * 5 + 0 * 4 = 20万円

よって、最大値となるのは、22万円の時ということになる。

答え ウ




今回は、製品Aが0~4の時の製品Bの最大値全て確認しましたが
実際は、製品Aが0の時、製品Bが0の時、 グラフの交点の値を確認しておけばよいと思います。

グラフは紙に適当に書いて上記の3点だけをもとめるようにするのがよいですね。
















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