Lineair programmeren > Beslissingsproblemen
12345Beslissingsproblemen

Antwoorden van de opgaven

Opgave V1

Zie de Uitleg .

Opgave 1
a

`x` is het aantal fietsen en de handelaar wil niet meer dan `50` fietsen. Deze eis geeft: `0 le x le 50` .
`y` is het aantal e-bikes en daarvoor geldt per definitie: `y ge 0` .
De handelaar heeft maximaal € 95000,00 om fietsen (€ 500,00 per stuk) en e-bikes (€ 900,00 per stuk) te kopen: `500x + 900y le 95000` .
Ieder rijwiel neem 0,5 m2 in beslag en de handelaar heeft `60` m2 opslagruimte: `0,5x + 0,5y le 60` .

b

Schrijf de grenslijnen (behalve de eerste) als `y_1 = 120 - x` en `y_2 = (950 - 5x)/9` met venster bijvoorbeeld `0 le x le 50` en `0 le y le 120` .

Kies bijvoorbeeld `W = 20000` en `W = 30000` , schrijf ook de bijbehorende niveaulijnen in de juiste vorm en voer ze in.

c

De hoogste niveaulijn die nog in het toegestane gebied valt, is de niveaulijn door het snijpunt van de grenslijnen `y = (950 - 5x)/9` en `y = 120 - x` . Dat snijpunt is `(32,5; 87,5)` maar een halve fiets of e-bike inkopen kan uiteraard niet.
Van de vier punten met gehele `x` en `y` om dit punt heen, vallen de twee punten `(32, 87)` en `(33,87)` binnen het toegestane gebied.
Punt `(33,87)` levert de meeste winst op.

e

Vul punt `(33, 87)` in de doelfunctie in `W = 200 * 33 + 300 * 87 = 32700,00` euro.

Opgave 2
a

`x` is het aantal fietsen en `y` het aantal e-bikes per week.

b
  • `0 le x le 120`

  • `0 le y le 70`

  • `x + y le 140`

  • `x + 2y le 180`

c

Gebruik je GR met venster `0 le x le 120` en `0 le y le 100` .

Neem `y_1 le 140-x` , `y_2 le 90-0,5x` en `y_3 le 70` .

d

De winst op een fiets bedraagt € 150,00 en op een e-bike € 450,00. Dit geeft `W = 150x+450y` als doelfunctie. De niveaulijnen zijn:

  • `20000 = 150x + 450y` en dit geeft: `y = 44 4/9 - 1/3 x`

  • `30000 = 150 x + 450y` en dit geeft: `y = 66 2/3 - 1/3 x`

e

De winst is maximaal in het snijpunt van de lijnen `x + 2y = 180` en `y = 70` . Dan is `x = 40` . Het snijpunt is `(40, 70)` .

f

`W = 150*40 + 450*70 = 37500,00` euro.

Opgave 3
a

Het is de vertaling van de twee rijen (ieder zonder de cel met winst) en de twee linkerkolommen in de tabel van het voorbeeld in ongelijkheden.

b

Herleid de grenslijnen tot `y_1 = 30000 - 2x` en `y_2 = 20000 - 1/3 x` en `y_3 = 20000` , voer ze in en kies een geschikt venster. Bij c vind je de figuur.

c

Neem bijvoorbeeld `W = 5000` en `W = 10000` :
`5000 = 0,8x + 0,5y` geeft als invoer de niveaulijn `y_4 = 10000 - 1,6x` .
`10000 = 0,8x + 0,5y` geeft als invoer `y_5 = 20000 - 1,6x` .

d

De hoogste niveaulijn in het toegestane gebied loopt door het snijpunt van de grenslijnen `y = 30000 - 2x` en `y = 20000 - 1/3 x` .
Dat snijpunt is `(6000, 18000)` .

e

Vul `(6000, 18000)` in de doelfunctie in `W = 0,80 * 6000 + 0,50 * 18000 = 13800,00` euro.

Opgave 4
a

De randvoorwaarden `x le 12000` en `y le 20000` vervallen.
Het toegestane gebied loopt door tot `y = 30000 - 2x` de `x` -as snijdt.

b

Nee, want het punt waar de hoogste winstlijn door gaat, verandert niet.

Opgave 5
a

De doelfunctie wordt: `W = 0,70x + 0,50y` .
De randvoorwaarden zijn:

  • `0 le x le 12000`

  • `0 le y le 20000`

  • `0,3x + 0,2y le 6000` en dit geeft als grenslijn: `y = 30000 - 1,5x`

  • `0,2x + 0,3y le 6000` en dit geeft als grenslijn: `y = 20000 - 2/3x`

Teken enkele niveaulijnen zoals `y = 20000 - 1,4x` voor `W = 10000` en `y = 25000 - 1,4x` voor `W = 12500` .
Het snijpunt van de grenslijnen blijkt ook nu het punt met de maximale winst. Dit snijpunt ligt ook precies op de grenslijn `x = 12000` en dit is het punt `(12000, 12000)` .
Van beide melanges `12000` pakken verkopen geeft de maximale winst.

b

`W = 0,70 * 12000 + 0,50 * 12000 = 144000,00` euro.

Opgave 6
a
  • `O(0, 0)`

  • `A(12000, 0)`

  • `B(12000, 6000)`

  • `C(6000, 18000)`

  • `D(0, 20000)`

b

`O(0, 0)` geeft: `W = 0,80*0 + 0,50*0 = 0`
`A(12000, 0)` geeft: `W = 0,80*12000 + 0,50*0 = 9600`
`B(12000, 6000)` geeft: `W = 0,80*12000 + 0,50*6000 = 12600`
`C(6000, 18000)` geeft: `W = 0,80*6000 + 0,50*18000 = 13800`
`D(0, 20000)` geeft: `W = 0,80*0 + 0,50*20000 = 10000`

Opgave 7
a

Gebruik de GR met venster `5 le x le 32` en `0 le y le 30000` .

Voer in: `y_1 le 43 - 0,6x` en `y_2 le 26 - 1,2 x` .

Teken de niveaulijnen bij `W=10` en `W=20` .

De niveaulijnen worden `y_3 = 10-2x` en `y_4 = 20-2x` .

b

Bereken eerst de coördinaten van alle hoekpunten die het toegestane gebied vormen.

  • lijn `y = 0` met lijn `12x + 10y = 260` , de coördinaat is: `A(21 2/3, 0)` .

  • lijn `y = 0` en `x = 32` , de coördinaat is: `B(32, 0)` .

  • lijn `x = 32` met lijn `3x + 5y = 215` , de coördinaat is: `C(32; 23,8)` .

  • lijn `x = 5` met de lijn `3x + 5y = 215` , de coördinaat is: `D(5, 40)` .

  • lijn `x = 5` en `12x + 10y = 260` , de coördinaat is: `E(0, 20)` .

Bereken de waarde van de doelfunctie `W` in deze hoekpunten.

  • In `A(21 2/3; 0)` is `W = 2*21 2/3 + 0 = 43 1/3` .

  • In `B(32, 0)` is `W = 2*32 + 0 = 64` .

  • In `C(32; 23,8)` is `W = 2*32 + 23,8=87,8` .

  • In `D(5, 40)` is `W = 2*5 + 40 = 50` .

  • In `E(0, 20)` is `W = 2*0 + 20 = 20` .

`W` is minimaal in `E(0, 20)` , namelijk `W=20` .
`W` is maximaal in `C(32; 23,8)` , namelijk `W=87,8` .
`y` is niet geheel, zoek de roosterpunten in het toegestane gebied die er het dichtstbij liggen en bereken in die punten hoeveel `W` is.
De roosterpunten die hieraan voldoen zijn `(32, 23)` en `(31, 24)` .
In `(32, 23)` is `W = 2*32 + 23 = 87` en in `(31, 24)` is `W = 2*31 + 24 = 86` .
`W` is maximaal `87` .

Opgave 8
a
  • `0 le x le 50`

  • `0 le y le 50`

  • `80-x-y ge 0` ofwel `x+y le 80`

  • `120-(50-x)-(50-y) ge 0` ofwel `x + y ge text(-)20`

b

De grenslijnen van het toegestane gebied zijn:

  • `x = 0` en `x = 50`

  • `y = 0` en `y = 50`

  • `y = 80 - x`

  • `y = text(-)20 - x`

De laatste grenslijn doet er voor het toegestane gebied niet toe (maak een schets van het toegestane gebied en de doelfunctie).
Vereenvoudig de doelfunctie tot: `K = 1060 - 2x + y` .
De hoekpunten zijn in ieder geval:

  • `(0, 0)` met `K = 1060 -2*0 + 0 = 1060,00` euro

  • `(50, 0)` met `K = 1060 - 2*50 + 0 = 960,00` euro

  • `(0, 50)` met `K = 1060 - 2*0 + 50 = 1110,00` euro

De andere twee hoekpunten zijn:

  • het snijpunt van `x = 50` en `y = 80 - x` en dat geeft `y = 80 - 50 = 30` en `K = 1060 - 2*50 + 30 = 990` ;

  • het snijpunt van `y = 50` en `y = 80 - x` en dat geeft `50 = 80 - x` zodat `x = 30` , met `K = 1060 - 2*30 + 50 = 1050` .

In `(50, 0)` zijn de kosten minimaal.

Opgave 9
a

Transportschema:

New York Londen
Koeweit `140000` `60000`
Galveston `100000` `50000`
Caracas `60000` `40000`

Bereken vervolgens de transportkosten:
`0,38*140000 + 0,10*100000 + 0,18*60000 + 0,35*60000 + 0,22*50000 + 0,25*40000 =` `116000` dollar.

b

Transportschema:

New York Londen
Koeweit `x` `200000-x` `200000`
Galveston `y` `150000-y` `150000`
Caracas `300000-x-y` `x+y-200000` `100000`
`300000` `150000`

Het aantal barrels van Caracas naar Londen is: `100000 - (300000 - x - y) = x + y - 200000`
De randvoorwaarden zijn:

  • `x le 200000` en dat geeft grenslijn `x = 200000`

  • `y le 150000` en dat geeft grenslijn `y = 150000`

  • `300000 - x - y le 100000` en hieruit volgt `y ge 200000-x` en dat geeft grenslijn `y=200000-x`

Dit geeft een toegestaan gebied met drie hoekpunten:
`(200000, 0)` en `(200000, 150000)` en het snijpunt van `y = 150000` en `y=200000-x` , dat is `(50000, 150000)` .
De doelfunctie is:
`K = 0,38x + 0,10y + 0,18(300000 - x - y) + 0,35(200000 - x) +` `0,22(150000 - y) + 0,25(x + y - 200000)` ofwel:
`K = 107000 + 0,1x - 0,05y`
De punten invullen in de doelfunctie geeft de bijbehorende kosten: `127000` , `119500` en `104500` dollar.
Het punt `(50000, 150000)` levert de minimale transportkosten van `104500` dollar. Het bijbehorende transportschema is:

New York Londen
Koeweit `50000` `150000`
Galveston `150000` `0`
Caracas `100000` `0`

(naar: examen vwo wiskunde A in 1983, eerste tijdvak)

Opgave 10
a

De grenslijnen van `G` zijn:

  • `x = 0`

  • `y = 0` en `y = 60`

  • `y = 80 - 0,5x`

  • `y = 400 - 4x`

Dit geeft een toegestaan gebied met vijf hoekpunten:

  • de oorsprong `(0, 0)`

  • snijpunt `y=0` en `y = 400 - 4x` ofwel `(100, 0)`

  • snijpunt `x=0` en `y=60` ofwel `(0, 60)`

  • snijpunt `y=60` en `y = 80-0,5x` ofwel `(40, 60)`

  • snijpunt `y = 80-0,5x` en `y = 400-4x` ofwel `(91 3/7, 34 2/7)`

b

`W = x + y` is minimaal in `(0, 0)` met `W = 0` .
Daar waar zowel `x` heel groot als `y` heel groot is, zal `W` maximaal zijn.
`(40, 60)` geeft `W = 100` , net als `(100,0)` .
`( 91 3/7; 34 2/7 )` geeft `W = 125 5/7` en dat is het maximum.

Opgave 11
a

Noem het aantal kinderfietsen `x` en het aantal e-bikes `y` .
De randvoorwaarden zijn:

  • `0 le x le 40` en `y ge 0`

  • kapitaal: `250x + 1000y le 48000` (dit geeft niveaulijn `y = 48 - 0,25x` )

  • opslagruimte: `0,5x + y le 50` (dit geeft niveaulijn `y = 50 - 0,5x` )

De handelaar wil maximale winst `W` behalen, dus de doelfunctie is: `W = 200x + 450y` .
`W = 9000` geeft niveaulijn `y = 20 - 4/9x` en `W = 18000` geeft niveaulijn `y = 40 - 4/9x` .
Het toegestane gebied:

b

Bekijk het toegestane gebied. De maximale winst wordt bereikt in het snijpunt van de lijnen `250x + 1000y = 48000` en `0,5x + y = 50` . Dat snijpunt is `(8, 46)` . De handelaar moet `8` kinderfietsen en `46` e-bikes bestellen. De winst is dan € 22300,00.

c

Alleen hoekpunten die onder het hoekpunt liggen waarin `W` maximaal is, veranderen dan. In plaats van hoekpunt `(40, 0)` en `(40, 30)` is er nu alleen hoekpunt `(100, 0)` , maar dat zal het maximum zelf niet veranderen.

Opgave 12
a

`x` is een kilogram aardappelen en `y` een kilogram bonen.
De randvoorwaarden als ongelijkheden zijn:

  • `0,025x + 0,050y ge 1,3` , want 100 pakken moeten minimaal `0,013 * 100 = 1,3` kg eiwit bevatten.

  • `0,4x + 0,2y ge 10` , want 100 pakken moeten minimaal `0,1 * 100 = 10` kg zetmeel bevatten.

  • `0,04x + 0,04y ge 1,8` , want 100 pakken moeten minimaal `0,018 * 100 = 1,8` kg vet bevatten.

De doelfunctie is de kostenfunctie: `K = 0,15x + 0,2y` .

Het toegestane gebied bevat vier hoekpunten waaronder het snijpunt tussen de grenslijn van het eiwit en de grenslijn van vet: `(38, 7)` . Dit punt geeft de laagste kosten, namelijk € 7,10 per `100` pakken met daarin in totaal `38` kg aardappelen en `7` kg bonen.

b

Dezelfde randvoorwaarden gelden en ook hetzelfde toegestane gebied, maar de doelfunctie is nu het gewicht van de totale hoeveelheid eiwit, zetmeel en vet in 100 pakken:
`G = (0,025x + 0,05y) + (0,4x + 0,2y) + (0,04x + 0,04y)`
De twee hoekpunten die niet op een as liggen, geven beide het laagste totaalgewicht van `45` kg aan aardappelen en bonen.
Het hoekpunt met `5` kg aardappelen en `40` kg bonen geeft het minimale gewicht van `13,925` kg voor `100` pakken kippenvoer.

Opgave 13
a

De verhoudingen sinaasappel en perzik:

Sizik `= x` Pernaas `= y`
sinaasappelsap 18 15
perziksap 4 1
22 16

Voor sinaasappelsap geldt de randvoorwaarde: `4/22 x + 1/16 y le 1000` , ofwel
`2/11 x + 1/16y le 1000` met grenslijn `y = 16000 - 2 10/11 x` .
Voor perziksap geldt de randvoorwaarde: `18/22 x + 15/16 y le 6600` , ofwel
`9/11 x + 15/16 y le 6600` met grenslijn `y = 7040 - 48/55 x` .
Verdere randvoorwaarden zijn: `x ge 0` en `y ge 0` .
Dit geeft een toegestaan gebied met vier hoekpunten.
De doelfunctie is de winstfunctie `W = 1000/2200 x + 500/1600 y` , ofwel `W = 5/11 x + 5/16 y` .
Met niveaulijnen of de randenwandelmethode is duidelijk dat het snijpunt tussen de twee eerder genoemde grenslijnen de maximale winst oplevert. Dan geldt:
`16000 - 2 10/11 x = 7040 - 48/55 x`
Hieruit volgt: `x = 4400` L Sizik en `y = 3200` L Pernaas en dat levert maximale winst `W = 5/11 * 4400 + 5/16 * 3200 = 3000,00` euro op.

b

`4400` liter Sizik bestaat voor `18/22` ste deel uit sinaasappel, ofwel uit `3600` liter sinaasappelsap.
`3200` liter Pernaas bestaat uit `15/16` de deel uit sinaasappelsap, ofwel uit `3000` liter sinaasappelsap.
Samen is dat `6600` liter sinaasappelsap en dat is precies wat de fabrikant had ingekocht.
Zo blijkt ook dat er respectievelijk `800` en `200` liter perziksap is gebruikt en dat is samen precies de ingekochte `1000` liter perziksap.
De fabrikant houdt niets over.

Opgave 14
a

Noem `x` het aantal dat vanuit de fabriek in Nederland naar A gaat en `y` het aantal dat vanuit de fabriek in Nederland naar B gaat.

naar A naar B naar C
fabriek NL `x` `y` `5000-x-y` `5000`
fabriek CN `3000-x` `4500-y`

`7000-(3000-x)-(4500-y)=` `x+y-500`

`7000`
`3000` `4500` `4500`

Deze tabel gecombineerd met de kostentabel geeft de transportkostenformule:

`T = 3x + 2y + 4(5000-x-y) + 5(3000-x) +3(4500-y) +` ` 4(x+y-500) = 46500 - 2x - y`

b

De randvoorwaarden zijn:

  • `0 le x le 3000`

  • `0 le y le 4500`

  • `5000 - x - y ge 0` , ofwel `x + y le 5000` met grenslijn `y = 5000 - x`

  • `x + y - 500 ge 0` , ofwel `x + y ge 500` met grenslijn `y = 500 - x`

Het toegestane gebied heeft zes hoekpunten. De randenwandelmethode levert veel werk op. Bekijk daarom een niveaulijn, bijvoorbeeld die bij `T = 35000` , dan is de formule: `y = 11500 - 2x` .
Teken deze niveaulijn eventueel en dan blijkt dat het snijpunt van grenslijn `y = 500 - x` en de `y` -as het hoekpunt met de laagste kosten is. De bijbehorende minimale kosten zijn dan `T= 46500 - 2*0 - 500 = 46000,00` euro.
Het bijbehorende transportschema:

naar A naar B naar C
fabriek NL 0 500 4500
fabriek CN 3000 4000 0
Opgave 15
a

Beslissingsvariabelen zijn het aantal aluminium rackets `x` en het aantal kunststof rackets `y` .
Randvoorwaarden:

  • `x ge 0` en `y ge 0`

  • `5x + y le 150`

  • `5x + 2y le 200`

Gebruik de GR met venster `0 le x le 50` en `0 le y le 80` .

Voer in: `y_1 le 150 - 5x` en `y_2 le 100 - 2,5x` .

Teken de niveaulijnen bij `W = 500` en `W = 1500` .

De niveaulijnen worden `y_3 = 25-2,75x` en `y_4 = 75-2,75x` .

b

De handelaar wil maximale winst behalen, dus de winst `W` is de doelvariabele met doelfunctie `W = 55x + 20y` .
De maximale winst wordt bereikt in het punt `(20, 50)` . De maximale winst is dan € 2100,00 per dag.

c

Randvoorwaarde `5x + y le 150` verandert dan:

  • `25` machines kunnen `150` kunststof rackets maken: één machine kan zes kunststof rackets maken; in totaal kunnen `25 + 1` machines `156` rackets maken.

  • `25` machines kunnen `30` aluminium rackets maken: één machine kan maximaal één aluminium racket maken; in totaal kunnen `25 + 1` machines maximaal `31` rackets maken.

Dit is te vangen in een nieuwe randvoorwaarde `5x + y le 156` met grenslijn `y = 156 - 5x` .
Het snijpunt met grenslijn `y = 100 - 2,5x` wordt dan `(22,4; 44)` en de winst wordt `W = 55*22,4 + 20*44 = 2112,00` euro. Dit is € 12,00 hoger.

d

De verhouding aluminium : kunststof rackets die één persoon per dag kan maken blijft `2 : 5` . Dit betekent dat `5x = 2y` .
`20+1` personen kunnen in totaal maximaal `2*21=42` aluminium rackets maken, zodat `x le 42` en `5x le 210` .
Die `20+1` personen kunnen in totaal ook maximaal `5*21 = 105` kunststof rackets maken, zodat `y le 105` en `2y le 210` .
De oude randvoorwaarde wordt `5x + 2y le 210` met grenslijn `y = 105 - 2,5x` .
Het snijpunt met grenslijn `y = 150 - 5x` wordt dan `(18, 60)` en de winst wordt `W = 55*18 + 20*60 = 2190,00` euro. Dit is € 90,00 hoger.

Opgave 16Arbowet
Arbowet

Grenslijn voorwaarde B:
Er is ten minste `2,8x` m3 boven `1,80` m nodig.
Er is 200 m2 vloeroppervlak, zodat er ten minste `(2,8x)/200 = 0,014x` m hoogte boven `1,80` m nodig is. Daar komt dan nog `1,80` m bij, zodat `h ge 0,014x + 1,8` met een vergelijkbare grenslijn.
Voorwaarde B is het strengst op het gedeelte tussen de twee snijpunten.

Grenslijn voorwaarde A:
De inhoud per persoon is `(200h)/x` m3 en daar geldt voor `(200h)/x ge 7` ofwel `h ge 0,035x` met vergelijkbare grenslijn.
Voor het linker snijpunt geldt `0,014x + 1,8 = 2,70` en dat geeft `x = 64,3` .
Voor het rechter snijpunt geldt `0,014x + 1,8 = 0,0375x` en dat geeft `x = 76,6` .
Voorwaarde B is de strengste voorwaarde in het geval er `65` tot en met `76` personen in deze werkplaats werken.

(bron: examen wiskunde A in 2003, tweede tijdvak)

Opgave 17
a

Zie figuur. GR met venster `[0, 100]xx[0, 80]` .

b

Je ziet dat het minimum zit bij het snijpunt van de lijnen `2x + 3y = 240` en `5x + 2y = 500` , dus in `(1020/11, 200/11)` . Dit maximum is dus `W = 2000 - 1220/11` . Het maximum is `W(0, 0) = 2000` .

Opgave 18
a

Neem `x` het aantal type I en `y` het aantal type II. Dan geldt: `0 le x le 50` , `0 le y le 50` , `x + y le 70` en `x + 1,5y le 110` .

b

Opbrengst: `R = 2400x + 3000y` . De maximale opbrengst is € 198 000,-; er worden dan `20` type I en `50` type II computers gemaakt.

c

Zeven mensen kunnen `70` computers verpakken. Bij de productie, beschreven in b zijn `95` werknemers bezig. De constructeurs hebben tijd over. Als er meer inpakkers zouden zijn, zou de constructieafdeling meer computers maken.

verder | terug