線形計画と最適化 想定問題 2
ある牧場では,2種類の飼料X,Yを混ぜて,1日分のえさをつくる。飼料1kgに含まれる栄養素P,Q,Rの量,1日に最低限必要な量,飼料1kgの値段は下表のとおりである。必要な栄養素をすべて満たしたうえで,えさの費用を最小にしたい。1日当たりの費用の最小値として,最も適切なものはどれか。ただし,飼料の量は0以上の実数とする。
表 飼料1kg当たりの栄養素の量と値段
(項目:飼料X/飼料Y/1日の必要量)
栄養素P[単位]:3/1/12以上
栄養素Q[単位]:1/2/10以上
栄養素R[単位]:1/1/7以上
値段[円/kg]:50/30/-
解説
ポイント
栄養素の必要量を満たしたうえで,えさの費用を最小にする問題です。いつもの利益の最大ではなく,費用の最小です。
考え方と解き方
必要量は下限なので,制約は「≧」になります。条件を満たす領域は線の外側に広がります。
それでも最小値は,領域の頂点のどれかで出ます。
- 飼料Xを x kg,飼料Yを y kg として,3x+y≧12,x+2y≧10,x+y≧7。費用 Z = 50x + 30y[円]
- 頂点 (0,12):Z = 360円
- 頂点 (2.5,4.5):栄養素Pの線と栄養素Rの線の交点。栄養素Qは 11.5≧10 で満たしている。Z = 125 + 135 = 260円
- 頂点 (4,3):栄養素Rの線と栄養素Qの線の交点。Z = 290円
- 頂点 (10,0):Z = 500円
- いちばん小さいのは (2.5,4.5) の260円。答えは ② 260円
ほかの選択肢
①(248円):栄養素Pの線とQの線の交点 (2.8,3.6) の値です。この点は栄養素Rが6.4単位で,必要量7に足りないので選べません。
覚えておくこと
- 線形計画の最適解は,制約で囲まれた領域(実行可能領域)の角(頂点)のどれかにある。最大でも最小でも同じ(テキスト・覚えること)
- 製品の量を x,y として,制約を一次式(上限は ≦,下限は ≧)で,利益や費用を Z = ax + by で書く(テキスト・解き方)
- 各頂点がすべての制約を守っているか確かめ,Z を計算して,最大(または最小)のものを選ぶ(テキスト・解き方)
- 交点を出したら,ほかの制約を破っていないか必ず確かめる。破る点は選べない(テキスト・ひっかけ)
類似する過去問:令和6年度 基礎科目 I-1-5、平成24年度 基礎科目 I-1-5
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