优化之道:生活中的运筹学思维
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2.1.4 求解最优方案

在建立对应的数学模型之后,对于实际问题的求解就完全转化为一个单纯的数学问题了。我们可以发现,在这个问题中只存在线性关系,无论是成品酒数量和原料酒消耗数量之间,还是成品酒数量和酒厂利润之间,都是线性关系。这类由线性关系组合的求最优方案的问题,就是线性规划问题。

对于线性规划问题的求解,需要用到图解法。图解法就是用坐标图将模型中的目标和条件表示出来,然后根据图示找到最优解决方案。

首先,画出最优方案的选择范围。

画出关于x(低端酒的日产量)和y(高端酒的日产量)之间的坐标系。在坐标系中画出直线8x+4y=360和4x+7y=200,用实线表示。这时两条直线与坐标轴之间围成的图形(阴影部分)即为所求的最优方案范围,如图2-1所示。

图2-1 最优方案范围(阴影部分)

其次,在坐标图中用虚线表示目标。

在画出解决方案的范围之后,需要在阴影范围内找到最优的解决方案。酒厂的总利润即为目标70x+120y,可以用虚线来表示。由于目标值不能确定,因此,这条虚线可以上下移动。从图2-2可以看出,当虚线移动到直线8x+4y=360和直线4x+7y=200的交点A时,目标值刚好达到最大,这时也没有超出图中的阴影范围,因此也在选择方案的范围之内。

图2-2 虚线到达A点时为最佳解决方案

最后,求得最优解决方案。

通过移动虚线,找到目标值最大点(即A点)之后,A点坐标即为最佳解决方案,其中A点的x坐标表示酒厂应该生产多少瓶低端酒,A点的y坐标表示酒厂应该生产多少瓶高端酒。

那么,如何来求A点的坐标呢?

其实很简单,A点是直线8x+4y=360和直线4x+7y=200的交点,通过这两个方程,即可轻松得到:

x=43,y=4

即A点的坐标是(43,4),这时候目标70x+120y的值最大,值是70×43+120×4=3490。并且,这时候的x和y也满足都是整数这个条件。

因此,得出最佳解决方案:酒厂应该每天生产低端酒43瓶,高端酒4瓶,这时工厂每天的利润能达到最大,最大利润是3490元。