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ENTENDER ANTES DE CALCULAR

Programación lineal: elegir sin saltarse los límites

Una cantidad de materiales permite varias combinaciones de productos. Primero decidimos cuáles son posibles; después comparamos qué combinación da más beneficio o menos coste.

La idea del bloque y los conocimientos previos
Empieza por esta idea

Cada punto del dibujo representa dos cantidades. Las restricciones seleccionan los puntos permitidos y la función objetivo permite compararlos.

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Definir las cantidades, las restricciones y el objetivo

La pregunta suele pedir «cuánto fabricar para obtener el mayor beneficio» o «qué comprar para gastar lo mínimo». Llama xx e yy a las dos cantidades que puedes elegir e indica sus unidades. Si son litros, cada coordenada representa litros; si son paquetes completos, representa un número entero de paquetes.

Supón que cada paquete pequeño necesita 2 kg de arroz y cada grande 3 kg. Para xx pequeños se gastan 2x2x kg; para yy grandes, 3y3y kg. Como ambos usan el mismo almacén, el consumo total es 2x+3y2x+3y. Si hay 12 kg, la restricción es 2x+3y≤122x+3y\le12: se permite gastar menos, pero no más.

«Al menos» da una cota inferior, como x+y≥3x+y\ge3; «como máximo» da una superior, como x≤4x\le4. Si xx e yy cuentan productos, no pueden ser negativas: incluye x≥0x\ge0 e y≥0y\ge0. Si el enunciado da directamente un recinto del plano, conserva sus restricciones: las coordenadas pueden ser negativas y no se añaden cotas que no estén impuestas. Una igualdad se usa solo cuando el dato exige una cantidad exacta.

La función objetivo mide lo que quieres mejorar. Si una unidad del primer producto deja 3 € y una del segundo 2 €, el beneficio es F(x,y)=3x+2yF(x,y)=3x+2y. Los factores 3 y 2 son euros por unidad; al multiplicar por las cantidades obtienes euros. Esta función compara combinaciones y no es otra limitación de materiales.

Cómo empezar tu ejercicio

Cuándo usar esta idea: Úsalo cuando aparezcan dos cantidades, materiales limitados, demandas mínimas o un beneficio o coste que haya que optimizar.

Escribe «xx = … unidades del primer producto» e «yy = … unidades del segundo». Traduce una condición cada vez, antes de dibujar.

Un ejemplo, paso a paso

Hay 12 kg de arroz. Cada paquete pequeño usa 2 kg y cada grande 3 kg. ¿Cómo expresas que no se puede gastar más de lo disponible?

  1. Define xx como pequeños e yy como grandes. Los consumos son 2x2x y 3y3y kg.
  2. Suma los consumos: 2x+3y2x+3y. Compáralos con los 12 kg: 2x+3y≤122x+3y\le12.
  3. Añade x≥0x\ge0, y≥0y\ge0. Si son paquetes completos, después habrá que buscar cantidades enteras.

Lo que obtenemos: Las restricciones son 2x+3y≤122x+3y\le12, x≥0x\ge0 e y≥0y\ge0.

Ahora, los símbolos en palabras

x, yx,\ y
Las dos cantidades que podemos elegir; deben tener unidades.
F(x,y)F(x,y)
El beneficio, coste u otra cantidad que buscamos maximizar o minimizar.
ax+by≤cax+by\le c
Cada unidad consume aa o bb unidades de un recurso; cc es la cantidad disponible.

Quédate con esto: Define las unidades para comprobar que cada suma y comparación tiene sentido.

Ojo con este error: No conviertas «como máximo» en una igualdad: perderías las combinaciones que dejan material sin usar.

Ahora prueba la idea

Una condición exige producir al menos 5 unidades entre los dos productos. ¿Qué signo escribes?

Ver la respuesta y el porqué

x+y≥5x+y\ge5.

La suma puede ser 5 o mayor; una suma menor no cumple la demanda.

Un uso cotidiano: Elegir dos tipos de lotes

Una asociación puede preparar lotes pequeños y grandes con 12 kg de arroz.

  1. Llamamos xx al número de lotes pequeños e yy al de grandes. Cada pequeño lleva 2 kg y cada grande 3 kg.
  2. El arroz usado es 2x+3y2x+3y. Se permiten sobras: 2x+3y≤122x+3y\le12. También x,y≥0x,y\ge0; si los lotes son completos, sus cantidades deben ser enteras.

La desigualdad conserva la posibilidad de no gastar todo el arroz.

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