Lineær optimering for stoler og bord S1 V12
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
1 av 4 deloppgaver kan løses uten PC.
- a)For hånd
- b)Kalkulator + svaret på tidligere oppgave
- c)Kalkulator + svaret på tidligere oppgave
- d)Kalkulator + svaret på tidligere oppgave
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
En bedrift lager stoler og bord. Produksjonen foregår i tre avdelinger, som tar seg av henholdsvis montering, kontroll og pakking.
Monteringsavdelingen har en arbeidskapasitet på i alt 2 525 min per dag. De bruker 3 min på å montere en stol og 50 min per bord.
Kontrollavdelingen har en arbeidskapasitet på 480 min per dag. De bruker 2 min på å kontrollere en stol og 8 min per bord.
Pakkeavdelingen har en arbeidskapasitet på 810 min per dag. De bruker 4 min på å pakke en stol og 10 min per bord.
La være antall stoler og antall bord som produseres per dag.
Vis at opplysningene ovenfor gir disse ulikhetene:
En stol selges for 300 kroner, og et bord selges for 1 600 kroner. Hele produksjonen blir solgt. Bedriften ønsker å innrette produksjonen slik at salgsinntekten blir så stor som mulig.
Bestem hvor mange stoler og hvor mange bord bedriften må produsere per dag dersom inntekten skal bli størst mulig. Hvor stor er den største inntekten?
Ved denne produksjonsmengden blir ikke hele arbeidskapasiteten ved bedriften utnyttet fullt ut.
Undersøk hvor mye den samlede arbeidskapasiteten kunne reduseres uten at det ville få betydning for produksjonen.
Bedriften lurer på om stolene burde selges for 400 kroner per stol, mens prisen på bord holdes uforandret på 1 600 kroner.
Vis at den maksimale inntekten da er 96 000 kroner per dag. Forklar at det er mulig å oppnå denne inntekten ved mange ulike produksjonsmengder.
Fasit
Se utledning i løsningsforslaget.
, oppnås for alle på linjestykket mellom og , f.eks. , , …, .
LøsningsforslagKI-generert
Vi setter opp ulikhetene ut fra arbeidskapasiteten i de tre avdelingene. La være antall stoler og antall bord som produseres per dag. Siden man ikke kan produsere et negativt antall, må og .
Monteringsavdelingen bruker min per stol og min per bord, og har min tilgjengelig:
Kontrollavdelingen bruker min per stol og min per bord, og har min tilgjengelig:
Pakkeavdelingen bruker min per stol og min per bord, og har min tilgjengelig:
Dette gir nettopp de oppgitte ulikhetene.
Inntekten er , og vi skal maksimere denne innenfor det området som ulikhetene fra a) definerer.
Vi tegner de tre linjene , og i GeoGebra og markerer det tillatte området (skjæringen av alle ulikhetene). Grenselinjen til området går gjennom hjørnene , , og , der og er skjæringspunktene mellom de aktive linjene:

Fra figuren ser vi at (skjæring mellom og ) og (skjæring mellom og ).
Maksimum av en lineær objektfunksjon over et slikt område finnes alltid i et av hjørnene. Vi regner ut inntekten i hvert hjørne:
| Hjørne | $I = 300x + 1600y$ |
|---|---|
| $(0,0)$ | $0 \, \mathrm{kr}$ |
| $(202{,}5, 0)$ | $60\,750 \, \mathrm{kr}$ |
| $B = (140, 25)$ | $82\,000 \, \mathrm{kr}$ |
| $A = (50, 47{,}5)$ | $\textcolor{seagreen}{91\,000} \, \mathrm{kr}$ |
| $(0, 50{,}5)$ | $80\,800 \, \mathrm{kr}$ |
Størst inntekt får vi i hjørnet , der
Men bedriften kan ikke produsere et halvt bord, så og må være hele tall. Vi leter derfor etter heltallspunkter i det tillatte området nær og regner ut inntekten:
| $(x, y)$ | $I = 300x + 1600y$ |
|---|---|
| $(50, 47)$ | $90\,200 \, \mathrm{kr}$ |
| $(51, 47)$ | $90\,500 \, \mathrm{kr}$ |
| $(52, 47)$ | $90\,800 \, \mathrm{kr}$ |
| $(56, 46)$ | $90\,400 \, \mathrm{kr}$ |
Punktet er ikke tillatt, fordi kontrollbetingelsen gir . Og er ikke mulig for noen med uten å bryte monteringsbetingelsen ( gir , og da blir ).
Bedriften bør altså produsere per dag, og den maksimale inntekten er da per dag.
Vi sjekker hvor mye av arbeidskapasiteten som faktisk brukes ved produksjonen .
Montering:
Kapasiteten er min, så min er ledig.
Kontroll:
Dette er nøyaktig hele kapasiteten på min — ingen ledig tid.
Pakking:
Kapasiteten er min, så min er ledig.
Den samlede arbeidskapasiteten kan derfor reduseres med
uten at det påvirker produksjonen. Svaret er per dag.
(Bruker vi i stedet hjørnet fra b), er montering og kontroll fullt utnyttet, og bare pakkeavdelingen har ledig kapasitet: min.)
Med ny pris blir inntekten . Stigningstallet til denne objektfunksjonen, skrevet som , er — nøyaktig det samme som stigningstallet til (kontrollbetingelsen).
Det betyr at objektfunksjonens nivålinjer er parallelle med kantlinjen i det tillatte området, altså hele linjestykket fra til .
Vi sjekker inntekten i begge endepunktene:
Begge gir samme inntekt, , og siden nivålinjen til er parallell med mellom og , gir alle punkter på linjestykket (det vil si for ) samme maksimale inntekt på kr. Det finnes derfor uendelig mange produksjonsmengder som gir denne maksimale inntekten.
Sensorveiledning
Oppgaven gir til sammen 8 poeng
Oppgaven kan løses ved hjelp av et digitalt verktøy, bare kandidaten setter opp rett uttrykk for inntekten.
Det riktige svaret er (52, 47). Flere svar bør gi full utelling.
For eksempel svarene (50, 47,5), (50, 47) og (50, 48).
Oppgaven kan løses ved hjelp av et digitalt verktøy bare kandidaten setter opp rett uttrykk for inntekten. I noen program vil kun det ene hjørnet bli oppgitt. Kandidaten bør likevel få noe uttelling.
Hvis eleven oppgir to riktige punkter, bør det gi full uttelling.