题目
Problem
A linear programming problem in x, y and z is described as follows.
Maximise P=−x+y
subject to
x+2y+z≤15
3x−4y+2z≥1
2x+y+z=14
x≥0,y≥0,z≥0
(a) (i) Eliminate z from the first two inequality constraints, simplifying your answers.
(ii) Hence state the maximum possible value of P.
(4)
Given that P takes the maximum possible value found in (a)(ii),
(b) (i) determine the maximum possible value of x.
(ii) Hence find a solution to the linear programming problem.
(3)
题目中文翻译
x、y 和 z 的线性规划问题描述如下。
最大化 P=−x+y
约束条件
x+2y+z≤15
3x−4y+2z≥1
2x+y+z=14
x≥0,y≥0,z≥0
(a) (i) 从前两个不等式约束中消去 z,简化答案。
(ii) 由此写出 P 的最大可能值。
已知 P 取 (a)(ii) 中找到的最大可能值,
(b) (i) 确定 x 的最大可能值。
(ii) 由此找到线性规划问题的解。
解答
(a)(i)
解法一
思路
展开
先由等式约束把 z 表示为 x,y,再分别代入前两个不等式。代入后逐项合并,并在第二个不等式乘以 −1 时反转不等号。
答题过程
展开
From
2x+y+z=14,
we have
z=14−2x−y.
Substituting into the first inequality,
x+2y+(14−2x−y)⩽15,
so
−x+y⩽1.
Substituting into the second inequality,
3x−4y+2(14−2x−y)⩾1.
Therefore
−x−6y+28⩾1,
which gives
x+6y⩽27.
(a)(ii)
解法一
思路
展开
目标函数 P=−x+y 正好是 (a)(i) 第一个新约束的左端,因此该约束直接给出 P≤1。题目后续会在这一边界上找到可行点,所以最大可能值就是 1。
答题过程
展开
Since
P=−x+y⩽1,
the maximum possible value is
Pmax=1.
(b)(i)
解法一
思路
展开
当 P 取得最大值 1 时,必有 −x+y=1,即 y=x+1。把它代入另一个消元后的约束 x+6y≤27,即可求出 x 的上界;等号成立时达到该上界。
答题过程
展开
At the maximum value of P,
−x+y=1,
so y=x+1. Hence
x+6(x+1)⩽27.
Therefore
7x⩽21,
and the maximum possible value of x is
xmax=3.
(b)(ii)
解法一
思路
展开
由 (b)(i) 取 x=3,再用 y=x+1 得到 y=4。最后代回原等式约束求 z,并检查所得三元组非负且满足全部原约束。
答题过程
展开
Taking x=3 gives
y=x+1=4.
Using 2x+y+z=14,
2(3)+4+z=14,
so z=4. The values are non-negative and satisfy all the original constraints. Thus a solution is
x=3,y=4,z=4.