Question

В двух областях есть по 100 рабочих, каждый из которых готов трудиться по 10 часов в сутки на добыче алюминия или никеля. В первой области один рабочий за час добывает 0,3 кг алюминия или 0,1 кг никеля. Во второй области для добычи х кг алюминия в день требуется х^2 человеко-часов труда, а для добычи у кг никеля в день требуется у^2 человеко-часов труда. Обе области поставляют добытый металл на завод, где для нужд промышленности производится сплав алюминия и никеля, в котором на 1 кг алюминия приходится 1 кг никеля. При этом области договариваются между собой вести добычу металлов так, чтобы завод мог произвести наибольшее количество сплава. Сколько килограммов сплава при таких условиях ежедневно сможет произвести завод? Пожалуйста, доступным языком!

Answer 1

Человеко-час = Кол-во работников ⋅ Кол-во часов на рабочем месте  Человеко-час = Кол-во работников ⋅ Кол-во часов на рабочем месте . Следовательно, если во второй области a2=a2= Кол-во работников * 10, то кол-во работников = a210a210 и они добывают за 10 ч aaкг металла.

АлюминийНикельКол-во рабочих, челКол-во металла за смену (10 ч), кгКол-во рабочих, челКол-во металла за смену (10 ч), кгОбласть 1xx (x≥0)(x≥0)10⋅0,3⋅x10⋅0,3⋅x100−x100−x10⋅0,1⋅(100−x)10⋅0,1⋅(100−x)Область 2a210a210aab210b210bbВсего3x+ a3x+ a100−x+b100−x+b

Заметим, что a210+b210=100a210+b210=100, откуда b=1000−a2−−−−−−−−√b=1000−a2.

Поскольку никель и алюминий в сплаве взяты в отношении 1:1, то 3x+ a=100−x+b3x+ a=100−x+b, откуда

x=100−a+b4(∗)x=100−a+b4(∗)

Пусть ff кг — масса сплава, она в 2 раза больше массы никеля: f=2(100−x+b)f=2(100−x+b). Будем искать наибольшее возможное значение этого выражения, подставив в него(∗)(∗) и b=1000−a2−−−−−−−−√b=1000−a2:

f=2(100−100−a+b4+b);f=2(100−100−a+b4+b);

f=200−50+a2−b2+2b;f=200−50+a2−b2+2b;

f=150+a2+3b2;f=150+a2+3b2;

f=150+a2+321000−a2−−−−−−−−√;f=150+a2+321000−a2;

f′=12−3a21000−a2−−−−−−−−√;f′=12−3a21000−a2;

f′=0f′=0 при 1000−a2−−−−−−−−√=3a;1000−a2=3a; 10a2=1000;10a2=1000; a=10a=10, таккак 0≤a≤1000−−−−√0≤a≤1000.

В найденной точке производная меняет знак с плюса на минус, поэтому в ней функция достигает максимума, совпадающего с наибольшим значением функции на исследуемой области.

Далее имеем: a=10,a=10, b=1000−102−−−−−−−−−√=30,b=1000−102=30, x=100−10+304=30,x=100−10+304=30, f(10)=2(100−x+b)=2(100−30+30)=200f(10)=2(100−x+b)=2(100−30+30)=200 кг. Это означает, что 30 рабочих первой области и 10 из второй должны быть заняты на производстве алюминия, за сутки они добудут 90 + 10 = 100 кг алюминия, оставшиеся 70 рабочих первой области и 90 рабочих второй области должны быть заняты на добыче никеля, за сутки они добудут 70 + 30 = 100 кг никеля. Из добытых металлов будет произведено 200 кг сплава.