Оптимизация производства

Содержание

Оптимизация производства (Задание 17)

Задание 17 - первая задача второй части и первая, где мало назвать число: решение надо записать и обосновать. Декорации производственные: цех, завод, склад. Дана связь между деньгами и одной управляемой величиной (выпуском, ценой, размером партии), и спрашивают, при каком её значении прибыль наибольшая или расходы наименьшие. Аппарат знаком по девятому номеру: производная и вершина параболы. Новое - обёртка: функцию надо собрать самому, границы её смысла очертить самому, а в конце вернуться из математики в цех и в рубли.

Три модели, три вопроса

Сюжетов много, а функций по сути три. Различай их по вопросу, а не по декорациям.

Прибыль - вертикальный зазор между выручкой и затратами

Зазор между прямой выручки и параболой затрат шире всего там, где касательная к затратам параллельна прямой выручки, то есть где C′(x)=pC'(x) = p. Это и есть условие P′(x)=0P'(x) = 0: пока очередная единица обходится дешевле, чем продаётся, выпуск выгодно наращивать.

Три вопроса - три функции

Где функция имеет смысл

Границы выписывай ДО дифференцирования: они решают, годится ли найденный корень и не лежит ли ответ на конце отрезка.

Как обосновать экстремум

Корень производной - ещё не ответ, а кандидат. Проверяющий ждёт довода, почему в этой точке максимум.

Смена знака производной и есть обоснование
Вершина правее отрезка - наибольшее на его правом конце

Минимум суммы «растёт плюс падает»

Функции S(x)=ax+b+cxS(x) = ax + b + \dfrac{c}{x} и F(x)=Ax+BxF(x) = \dfrac{A}{x} + Bx устроены одинаково, и разбор знаков у них общий:

(ax+cx)′=a−cx2=ax2−cx2\left(ax + \dfrac{c}{x}\right)' = a - \dfrac{c}{x^2} = \dfrac{ax^2 - c}{x^2}

При x>0x > 0 знаменатель положителен, поэтому знак производной совпадает со знаком ax2−cax^2 - c: слева от x0=cax_0 = \sqrt{\dfrac{c}{a}} минус, справа плюс - обоснование минимума в одну строку. Заодно видно, что в этой точке слагаемые равны между собой: быстрая прикидка ответа до всякого дифференцирования.

Минимум там, где растущее слагаемое догнало убывающее

Так же считают склад: потребность 10 00010\,000 тонн в год, поставка стоит 2020 тысяч рублей, хранение - 1010 тысяч за тонну в год, средний запас равен половине партии. Тогда F(x)=200 000x+5xF(x) = \dfrac{200\,000}{x} + 5x и минимум при x=200x = 200 тоннах.

Примеры решения

Пример 1. Наибольшая прибыль при квадратичных затратах

Условие: Мебельная мастерская выпускает xx кухонных гарнитуров в месяц, мощность цеха ограничена: 0⩽x⩽250 \leqslant x \leqslant 25. Затраты равны C(x)=3x2+20x+200C(x) = 3x^2 + 20x + 200 тысяч рублей, каждый гарнитур продаётся за 140140 тысяч рублей. При каком месячном выпуске прибыль мастерской будет наибольшей?

Пример 2. Наименьшая себестоимость

Условие: Небольшой завод выпускает xx тонн краски в сутки, x>0x > 0. Суточные затраты завода равны C(x)=5x2+40x+720C(x) = 5x^2 + 40x + 720 тысяч рублей. Себестоимостью тонны называют отношение суточных затрат к массе выпущенной за сутки краски. Найдите наименьшую себестоимость тонны.

Пример 3. Цена, спрос и прибыль

Условие: Магазин продаёт велосипеды по цене 2020 тысяч рублей и продаёт 4040 штук в месяц. Маркетологи выяснили: снижение цены на каждую тысячу рублей добавляет 1010 покупателей в месяц. Закупочная цена велосипеда - 1212 тысяч рублей. При какой цене месячная прибыль магазина будет наибольшей?

Пример 4. Когда вершина недостижима

Условие: Цех по переработке овощей может переработать не более 66 тонн сырья в сутки. При переработке xx тонн суточные затраты составляют C(x)=x2+10x+24C(x) = x^2 + 10x + 24 тысячи рублей, а выручка от переработки одной тонны сырья равна 3030 тысячам рублей. При каком суточном объёме переработки прибыль цеха будет наибольшей?

Частые ошибки

Проверь себя
  1. Затраты цеха C(x)=2x2+30x+200C(x) = 2x^2 + 30x + 200, цена единицы 7070. При каком выпуске прибыль наибольшая?
  2. Себестоимость равна S(x)=3x+50+300xS(x) = 3x + 50 + \dfrac{300}{x} при x>0x > 0. При каком выпуске она наименьшая?
  3. Корень производной оказался за пределами допустимого отрезка. Что делать?
  4. Товар продаётся по цене xx, спрос при этой цене равен q(x)q(x), закупочная цена единицы - cc. Чему равна прибыль?
  5. Что, кроме вычислений, обязано быть в развёрнутом решении номера 17?