2.2.2 Задача про «дієту»

Деякий раціон складається з n видів продуктів. Відомі вартість одиниці кожного продукту – , кількість необхідних організму поживних речовин m та потреба в кожній i-ій речовині – . В одиниці j-го продукту міститься поживної речовини i. Необхідно знайти оптимальний раціон , що враховує вимоги забезпечення організму необхідною кількістю поживних речовин.

Критерій оптимальності: мінімальна вартість раціону.

Позначимо через x₁, x₂, …, x_n – кількість відповідного j-го виду продукту . Система обмежень описуватиме забезпечення в раціоні кожної поживної речовини не нижче зазначеного рівня . Економіко-математична модель матиме вигляд:

за умов:

Аналогічно як у виробничій задачі, економіко-математична модель задачі про «дієту» (або про суміш) також може описувати інші економічні процеси. По суті цей тип задач дає змогу знаходити оптимальне поєднання деякого набору компонент в одне ціле, причому таке поєднання має задовольняти певні умови.

Приклад 2.4. Стандартом передбачається, що октанове число бензину А-76 має бути не нижчим 76, а вміст сір­ки — не більшим, ніж 0,3%. Для виготовлення такого бензину на заводі використовуються чотири компоненти. Дані про обсяги запасів компонентів, які змішуються, їх вартості, октанові числа та вміст сірки наведені в таблиці 2.2:

Таблиця 2.2 – Техніко-економічні показники компонент бензину

Показник	Компонента бензину
	№ 1	№ 2	№ 3	№4
Октанове число	68	72	80	90
Вміст сірки, %	0,35	0,35	0,30	0,20
Наявний обсяг, т	700	600	500	300
Вартість, грош. од./т	40	45	60	90

Необхідно визначити, скільки тонн кожного компонента потрібно використати для того, щоб отримати 1000 т бензину А-76 з мінімальною собівартістю.

Побудова економіко-математичної моделі.

Позначимо через х_j кількість j-го компонента в суміші (т), j=1,2,3,4.

Перше обмеження забезпечує потрібне значення октанового числа в суміші:

.

Вміст сірки в суміші має не перевищувати 0,3 %:

,

а загальна маса утвореної суміші має дорівнювати 1000 т:

.

Використання кожного компонента має не перевищувати його наявного обсягу:

Собівартість суміші визначається за формулою:

.

Загалом, економіко-математична модель задачі має вигляд:

за умов:

.

Приклад 2.5. Учасник експедиції складає рюкзак, і йому необхідно розв’язати питання про те, які взяти продукти. У розпорядженні є м’ясо, борошно, сухе молоко, цукор. У рюкзаку залишилось для продуктів лише 45 дм³ об’єму, до того ж необхідно, щоб загальна маса продуктів не перевищувала 35 кг. Лікар експедиції рекомендував, щоб м’яса (за масою) було більше, ніж борошна принаймні удвічі, борошна не менше, ніж молока, а молока хоча б у вісім разів більше, ніж цукру. Скільки і яких продуктів потрібно покласти в рюкзак, щоб сумарна калорійність продуктів була найбільшою? Характеристики продуктів наведені в табл.2.2.

Таблиця 2.3 – Характеристики продуктів

Показники	Продукт
	м’ясо	борошно	молоко	цукор
Об’єм (дм3/кг)	1	1,5	2	1
Калорійність (ккал/кг)	1500	5000	5000	4000

Побудова економіко-математичної моделі.

Позначимо через х₁, х₂, х₃, х₄ масу (в кг) м’яса, борошна, молока і цукру відповідно.

Сумарна маса продуктів має не перевищувати 35 кг:

,

а об’єм, який вони мають займати, – не більше 45 дм³:

.

Крім того, мають виконуватися співвідношення стосовно пропорцій за масою продуктів:

а) м’яса принаймні удвічі більше, ніж борошна, отже:

;

б) борошна не менше, ніж молока: ;

в) молока хоча б у вісім разів більше, ніж цукру: .

Калорійність всього набору продуктів можна визначити так:

.

Отже, економіко-математична модель задачі має вигляд:

за умов:

.