Funksionet dhe grafikët për zgjidhjen e pabarazive lineare. Video tutorial “Zgjidhja grafike e pabarazisë lineare modulare

Le të jepet një pabarazi lineare me dy ndryshore dhe


(1)

Nëse vlerat Dhe konsiderohen si koordinata të pikave në rrafsh, atëherë bashkësia e pikave në rrafsh, koordinatat e të cilave plotësojnë pabarazinë (1) quhet rajoni i zgjidhjes. të kësaj pabarazie. Rrjedhimisht, fusha e zgjidhjeve të pabarazisë (1) është një gjysmë plan me një vijë të drejtë kufitare
.

Shembulli 1.

.

Zgjidhje. Ndërtimi i një vije të drejtë
me dy pika, për shembull, nga pikat e kryqëzimit me boshtet koordinative (0; 4) dhe (6; 0). Kjo linjë e ndan rrafshin në dy pjesë, d.m.th. në dy gjysmë rrafshe. Marrim çdo pikë të rrafshit që nuk shtrihet në vijën e ndërtuar. Nëse koordinatat e një pike plotësojnë pabarazinë e dhënë, atëherë rajoni i zgjidhjes është gjysmërrafshi në të cilin ndodhet kjo pikë. Nëse marrim një pabarazi numerike të pasaktë, atëherë zona e zgjidhjes është gjysma e rrafshit të cilit kjo pikë nuk i përket. Zakonisht pika (0; 0) merret për kontroll.

Le të zëvendësojmë
Dhe
ndaj pabarazisë së dhënë. marrim
. Rrjedhimisht, gjysma e rrafshit “drejt zeros” është rajoni i zgjidhjeve të kësaj pabarazie (pjesa e hijezuar e Fig. 1).

Shembulli 2. Gjeni gjysmë rrafshin e përcaktuar nga mosbarazimi

.

Zgjidhje. Ndërtimi i një vije të drejtë
, për shembull, nga pikat (0; 0) dhe (1; 3). Sepse vija e drejtë kalon përmes origjinës së koordinatave, pikës (0; 0), atëherë nuk mund ta marrësh për kontroll. Merrni, për shembull, pikën (– 2; 0) dhe zëvendësoni koordinatat e saj në pabarazinë e dhënë. marrim
. Kjo nuk eshte e vertete. Kjo do të thotë se rajoni i zgjidhjeve të kësaj pabarazie do të jetë gjysma e rrafshit të cilit nuk i përket pika e kontrollit (pjesa e hijezuar e Fig. 2).

2. Fusha e zgjidhjes së një sistemi pabarazish lineare.

Shembull. Gjeni zonën e zgjidhjes së sistemit të pabarazive:

Zgjidhje. Ne gjejmë rajonin e zgjidhjeve të pabarazisë së parë (Fig. 1) dhe pabarazisë së dytë (Fig. 2).

Të gjitha pikat e pjesës së rrafshit ku mbivendoset çelja do të plotësojnë si pabarazinë e parë ashtu edhe atë të dytë. Kështu, fitohet zona e zgjidhjes për sistemin e dhënë të pabarazive (Fig. 3).

Nëse për të sistemi i dhënë pabarazitë shtojnë kushte
Dhe
, pastaj domeni i zgjidhjes së sistemit të pabarazive
do të vendoset vetëm në tremujorin e koordinatave I (Fig. 4).

Parimi i gjetjes së një zgjidhjeje për një sistem të pabarazive lineare nuk varet nga numri i pabarazive të përfshira në sistem.

shënim : Rajon zgjidhjet e pranueshme(ODR) nëse ekziston, atëherë është një poligon konveks i mbyllur ose i hapur.

3. Algoritmi për metodën grafike të zgjidhjes së problemave

Nëse detyra programimi linear përmban vetëm dy variabla, mund të zgjidhet grafikisht duke kryer veprimet e mëposhtme:


Shembull. Zgjidhja grafike e një problemi të programimit linear

maksimumi

Zgjidhje. Kufizimet e treta dhe të katërta të sistemit janë pabarazitë e dyfishta, le t'i transformojmë në një formë më të njohur për probleme të tilla
, Kjo
Dhe
, Kjo. e para nga pabarazitë që rezultojnë
(ose
) i referohet kushtit të jonegativitetit, dhe e dyta
në një sistem kufizimesh. Po kështu,
Kjo
Dhe
.

Se. problemi do të marrë formën

maksimumi

,

Duke zëvendësuar shenjat e pabarazisë me shenjat e sakta të barazisë, ne ndërtojmë një rajon zgjidhjesh të pranueshme duke përdorur ekuacionet me vijë të drejtë:

;
;
;
.

Rajoni i zgjidhjes së pabarazive është një pesëkëndësh ABCDE.

Le të ndërtojmë një vektor
. Përmes origjinës pingul me vektorin vizatoni një vijë të nivelit . Dhe pastaj ne do ta lëvizim atë paralel me vetveten në drejtim të vektorit deri në pikën e daljes nga rajoni i zgjidhjeve të realizueshme. Kjo do të jetë pika ME. Le të gjejmë koordinatat e kësaj pike duke zgjidhur një sistem të përbërë nga ekuacionet e rreshtave të parë dhe të katërt:






.

Le të zëvendësojmë koordinatat e pikës ME V funksioni i synuar dhe gjeni vlerën maksimale të tij
Shembull. Ndërtoni linja të nivelit
Dhe
për një problem të programimit linear:

maksimumi (min)

Zgjidhje. Rajoni i zgjidhjeve të realizueshme është një rajon i hapur (Fig. 6). Linja e nivelit
kalon nëpër një pikë . Funksioni Z ka një minimum në këtë pikë. Linja e nivelit
nuk mund të ndërtohet, pasi nuk ka pikë dalje nga rajoni i zgjidhjeve të realizueshme, kjo do të thotë se
.

Detyrat për punë të pavarur.

    Gjeni zonën e zgjidhjes së sistemit të pabarazive:

A) b)

    Zgjidhja grafike e një problemi të programimit linear

min

    Krijoni një model ekonomiko-matematikor dhe zgjidhni grafikisht një problem të programimit linear

Kompania prodhon produkte të dy llojeve, A dhe B. Produktet e secilit lloj përpunohen në dy makina (I dhe II). Koha e përpunimit të një produkti të çdo lloji në makineri, koha e funksionimit të makinerive për turnin e punës, fitimi i kompanisë nga shitja e një produkti të tipit A dhe tipit B janë renditur në tabelë:

Një studim i tregut të shitjeve tregoi se kërkesa ditore për produkte të tipit B nuk e kalon asnjëherë kërkesën për produkte të tipit A me më shumë se 40 njësi, dhe kërkesa për produkte të tipit A nuk i kalon 90 njësi në ditë.

Përcaktoni planin e prodhimit të produktit që siguron fitimin më të madh.

Sistemi përbëhet nga pabarazitë në dy variabla:

Për të zgjidhur sistemin ju duhet:

1. Për çdo pabarazi, shkruani ekuacionin që i përgjigjet kësaj pabarazie.

2. Ndërtoni drejtëza, të cilat janë grafikët e funksioneve të përcaktuara nga ekuacionet.

3. Për çdo drejtëz caktoni gjysmërrafshin, i cili jepet nga mosbarazimi. Për ta bërë këtë merrni pikë arbitrare, duke mos u shtrirë në një vijë, zëvendësoni koordinatat e saj në pabarazi. nëse pabarazia është e vërtetë, atëherë gjysma e rrafshit që përmban pikën e zgjedhur është zgjidhja e pabarazisë fillestare. Nëse pabarazia është e rreme, atëherë gjysma e rrafshit në anën tjetër të vijës është bashkësia e zgjidhjeve të kësaj pabarazie.

4. Për të zgjidhur një sistem pabarazish, është e nevojshme të gjendet zona e kryqëzimit të të gjithë gjysmëplaneve që janë zgjidhja e çdo pabarazie të sistemit.

Kjo zonë mund të rezultojë e zbrazët, atëherë sistemi i pabarazive nuk ka zgjidhje dhe është i paqëndrueshëm. Përndryshe, sistemi thuhet të jetë konsistent. Mund të ketë zgjidhje numri përfundimtar Dhe grup i pafund. Zona mund të jetë një poligon i mbyllur ose i pakufizuar.

Shembulli 3. Zgjidheni sistemin në mënyrë grafike:

Konsideroni ekuacionet x + y–1 = 0 dhe –2x – 2y + 5 = 0, që korrespondojnë me pabarazitë. Le të ndërtojmë drejtëza të dhëna nga këto ekuacione (Fig. 3).

Figura 3 – Imazhi i vijave të drejta

Le të përcaktojmë gjysmërrafshet e përcaktuara nga pabarazitë. Le të marrim një pikë arbitrare, le (0; 0). Konsideroni x+ y– 1 ≤ 0, zëvendësoni pikën (0; 0): 0 + 0 – 1 ≤ 0. Kjo do të thotë se në gjysmërrafshin ku shtrihet pika (0; 0), x + y – 1 ≤ 0 , dmth. gjysma e rrafshit që shtrihet poshtë vijës është një zgjidhje për pabarazinë e parë. Duke e zëvendësuar këtë pikë (0; 0) në të dytën, marrim: –2 ∙ 0 – 2 ∙ 0 + 5 ≤ 0, d.m.th. në gjysmërrafshin ku shtrihet pika (0; 0), –2x – 2y + 5≥ 0, dhe na pyetën se ku –2x – 2y + 5 ≤ 0, pra, në gjysmërrafshin tjetër – në një mbi vijën e drejtë.

Le të gjejmë kryqëzimin e këtyre dy gjysmërrafsheve. Drejtëzat janë paralele, kështu që rrafshet nuk kryqëzohen askund, që do të thotë se sistemi i këtyre pabarazive nuk ka zgjidhje dhe është i paqëndrueshëm.

Shembulli 4. Gjeni zgjidhje grafike të sistemit të pabarazive:

1. Le të shkruajmë ekuacionet që korrespondojnë me pabarazitë dhe të ndërtojmë drejtëza (Fig. 4).

x + 2y– 2 = 0 x 2 0

y – x – 1 = 0 x 0 2

y + 2 = 0; y = –2.

Figura 4 – Imazhi i vijave të drejta

2. Pasi kemi zgjedhur pikën (0; 0), përcaktojmë shenjat e pabarazive në gjysmëplanet:

0 + 2 ∙ 0 – 2 ≤ 0, d.m.th. x + 2y– 2 ≤ 0 në gjysmërrafshin nën drejtëzën;

0 – 0 – 1 ≤ 0, d.m.th. y –x– 1 ≤ 0 në gjysmërrafshin nën drejtëzën;

0 + 2 =2 ≥ 0, d.m.th. y + 2 ≥ 0 në gjysmërrafshin mbi vijën e drejtë.


3. Prerja e këtyre tre gjysmërrafsheve do të jetë një zonë që është një trekëndësh. Nuk është e vështirë të gjesh kulmet e rajonit si pika kryqëzimi të vijave përkatëse

Kështu, A(–3; –2), B(0; 1), C(6; –2).

Le të shqyrtojmë një shembull tjetër në të cilin domeni i zgjidhjes që rezulton i sistemit është i pakufizuar.

Shembulli 5. Zgjidheni sistemin në mënyrë grafike

Le të shkruajmë ekuacionet që korrespondojnë me pabarazitë dhe të ndërtojmë drejtëza (Fig. 5).

Figura 5 – Imazhi i vijave të drejta

x + y – 1 = 0 x 0 1

y – x – 1 = 0 x 0 –1

Le të përcaktojmë shenjat në gjysmëplane. Le të zgjedhim pikën (0; 0):

0 – 0 – 1 ≤ 0, d.m.th. y – x – 1 ≤ 0 nën vijën e drejtë;

0 + 0 – 1 ≤ 0, d.m.th. x + y – 1 ≤ 0 nën vijën e drejtë.

Prerja e dy gjysmërrafsheve është një kënd me kulmin e tij në pikën A(0;1). Ky rajon i pakufizuar është zgjidhja e sistemit origjinal të pabarazive.



Ju pëlqeu artikulli? Ndani me miqtë tuaj!