Linear Programming Graphical
1. Задача: Максимизировать функцию цели $$Z(X) = 3x_1 - x_2$$ при ограничениях:
$$-3x_1 + 2x_2 \leq 6,$$
$$2x_1 - 3x_2 \leq 6,$$
$$x_1 \leq 6,$$
$$x_2 \leq 6,$$
$$x_1 \geq 0, x_2 \geq 0.$$
2. Построим графики ограничений:
- Для $$-3x_1 + 2x_2 = 6$$: при $$x_1=0$$, $$x_2=3$$; при $$x_2=0$$, $$x_1=-2$$ (не входит в область, так как $$x_1 \geq 0$$).
- Для $$2x_1 - 3x_2 = 6$$: при $$x_1=0$$, $$x_2=-2$$ (не входит в область); при $$x_2=0$$, $$x_1=3$$.
- Линии $$x_1=6$$ и $$x_2=6$$ - вертикальная и горизонтальная линии соответственно.
3. Определим область допустимых решений: пересечение всех неравенств и ограничений на неотрицательность.
4. Найдем вершины многоугольника допустимой области, решая системы уравнений по парам:
- Пересечение $$-3x_1 + 2x_2 = 6$$ и $$2x_1 - 3x_2 = 6$$:
$$\begin{cases}-3x_1 + 2x_2 = 6 \\ 2x_1 - 3x_2 = 6\end{cases}$$
Решим методом подстановки или сложения:
Умножим первое уравнение на 3, второе на 2:
$$\begin{cases}-9x_1 + 6x_2 = 18 \\ 4x_1 - 6x_2 = 12\end{cases}$$
Сложим:
$$-5x_1 = 30 \Rightarrow x_1 = -6$$ (не подходит, так как $$x_1 \geq 0$$).
- Пересечение $$-3x_1 + 2x_2 = 6$$ и $$x_1 = 0$$:
Подставим $$x_1=0$$:
$$2x_2 = 6 \Rightarrow x_2 = 3$$.
- Пересечение $$2x_1 - 3x_2 = 6$$ и $$x_2 = 0$$:
Подставим $$x_2=0$$:
$$2x_1 = 6 \Rightarrow x_1 = 3$$.
- Пересечение $$x_1 = 6$$ и $$2x_1 - 3x_2 = 6$$:
Подставим $$x_1=6$$:
$$12 - 3x_2 = 6 \Rightarrow -3x_2 = -6 \Rightarrow x_2 = 2$$.
- Пересечение $$x_1 = 6$$ и $$-3x_1 + 2x_2 = 6$$:
Подставим $$x_1=6$$:
$$-18 + 2x_2 = 6 \Rightarrow 2x_2 = 24 \Rightarrow x_2 = 12$$ (не входит в область, так как $$x_2 \leq 6$$).
- Пересечение $$x_2 = 6$$ и $$-3x_1 + 2x_2 = 6$$:
Подставим $$x_2=6$$:
$$-3x_1 + 12 = 6 \Rightarrow -3x_1 = -6 \Rightarrow x_1 = 2$$.
- Пересечение $$x_2 = 6$$ и $$2x_1 - 3x_2 = 6$$:
Подставим $$x_2=6$$:
$$2x_1 - 18 = 6 \Rightarrow 2x_1 = 24 \Rightarrow x_1 = 12$$ (не входит в область, так как $$x_1 \leq 6$$).
5. Вершины допустимой области с учетом ограничений и неотрицательности:
$$(0,0), (0,3), (2,6), (6,2), (3,0), (6,0), (0,6)$$.
6. Вычислим значение $$Z$$ в каждой вершине:
- $$Z(0,0) = 3\cdot0 - 0 = 0$$
- $$Z(0,3) = 3\cdot0 - 3 = -3$$
- $$Z(2,6) = 3\cdot2 - 6 = 6 - 6 = 0$$
- $$Z(6,2) = 3\cdot6 - 2 = 18 - 2 = 16$$
- $$Z(3,0) = 3\cdot3 - 0 = 9$$
- $$Z(6,0) = 3\cdot6 - 0 = 18$$
- $$Z(0,6) = 3\cdot0 - 6 = -6$$
7. Максимальное значение $$Z = 18$$ достигается в точке $$(6,0)$$.
Ответ: $$x_1 = 6, x_2 = 0, Z_{max} = 18.$$