Planteamiento de problemas

Informática. Programación: lineal y binaria. Problema matemático. Método simplex. Optimización. Ejercicios de colas y montecarlo

  • Enviado por: Carlos Monroy
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 13 páginas

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Ejercicios Planteamiento de Problemas

Ejercicio 1:

Una empresa desea planificar su producción para la próxima semana. Esta empresa produce un producto envasado en tres tamaños diferentes, de 120 gramos; de 200 gr y de 360 gr. En la bodega dispone de 3 toneladas del producto a envasar. No puede producir más de él, debido a que requiere de un proceso de cocción lento.

El otro insumo para el envasado son los envases vacíos de cada tipo. Hoy se tienen 3000 envases de 120 gr; 2000 de 200 gr y 1500 de 360 gr.

La única máquina que posee la empresa trabaja 20 horas al día de lunes a viernes; 12 horas los sábados y 8 horas los domingos. Para envasar los productos se requiere de 1 minuto para el envase de 120 gr; 2 minutos para el de 200 gr; y 4 minutos para el de 360 gr.

Se tiene comprometida una venta de 300 unidades de envases de 200 gr a un conocido supermercado. Cada unidad del envase de 120 gr genera un ingreso neto de $25; el de 200 gr un ingreso neto de $50; el de 360 gr un ingreso neto de $110.

  • Plantee el problema matemático que permita realizar la planificación de producción

  • Si un proveedor le ofrece envases de 120 gr vacíos a un precio de $1 cada uno, describa lo que haría para determinar si le conviene comprarlos o no.

  • Ejercicio 2:

    Un granjero desea determinar cuál es la mejor selección de ganado para su granja, con el objeto de maximizar las utilidades provenientes de las ventas de los animales al final del verano.

    Puede comprar ovejas, reses o cabras. Cada oveja necesita 0.5 Há de pastura y $15 de alimentación y tratamiento. Una oveja cuesta $25 y puede venderse en $60. Para las reses, estos valores son 2 há, $30, $40, $100. Y para las cabras estos valores son 0.25Há, $5, $10 y $20.

    La granja tiene 150 Há y el granjero dispone de $2500, para comprar y mantener su ganado. Por condiciones de explotación no es recomendable que existan cabras sin haber reses, luego se define la proporción: por cada 5 cabras deben haber al menos 2 reses.

    1) Plantee el problema de programación lineal

    2) Resuelvalo y responda:

    ¿Cuántas unidades (animales) según su tipo se recomienda comprar? ¿Cuántas hectáreas no se usan?

    ¿Cuánto dinero sobraría, después de los gastos reales?

    3) ¿Alcanzaría el dinero para comprar un animal más?, ¿Lo recomendaría? (Justifique)

    Ejercicio 3:

    Una empresa elabora 3 tipos de productos perecibles, por lo tanto no puede sobrepasar la demanda en más de 40%. Los productos se elaboran en base a tres materias primas de acuerdo a la siguiente tabla:

    P1

    P2

    P3

    Costo por KG

    Disp.

    MP1

    10%

    20%

    10%

    80

    Inmed. e ilimit.

    MP2

    30%

    50%

    20%

    120

    No más de 400 Kg. Por periodo

    MP3

    60%

    30%

    70%

    40

    Inmed. e ilimit.

    Peso Kg.

    0.25

    0.15

    0.3

    La posición de la empresa es satisfacer cuando menos la demanda y quisiera planificar su producción para los siguientes cuatro periodos maximizando los beneficios. Los productos son fabricados por dos maquinas y tiene un precio de venta según la siguiente tabla:

    P1

    P2

    P3

    Disp. Por periodo

    Costo por hora

    Maq. 1

    10 min

    15 min

    5 min

    200 horas

    25

    Maq2.

    5 min

     

    5 min

    150 horas

    45

    Precio de vta. Unid.

    25

    30

    40

    La demanda para los siguientes cuatro periodos es:

    Periodos

    P1 en Kg.

    P2 en Kg.

    P3 en Kg.

    1

    5

    10

    2

    2

    8

    12

    5

    3

    20

    5

    5

    4

    10

    10

    10

    1) Plantee el problema de programación lineal

    Ejercicio 4:

    En una empresa se fabrican 3 productos: A, B y C. La empresa tiene una sola máquina para producir los tres artículos. Para producir una unidad de A se requieren 10 horas, para B 15 horas y para C 8 horas.

    La máquina puede producir durante 200 horas. Cada mes en tiempo normal y 400 horas extra. El costo de producir una unidad de A es 1 UF en horas normales y 1.5 UF en horas extra. Para B los costos son de 1 UF y 3 UF, para C de 2 UF y 3UF respectivamente. El costo de almacenar cualquier articulo de un mes al siguiente es de 0.1 UF por unidad. Actualmente no hay ningún artículo en bodega.

    La demanda estimada para cada mes se muestra en la siguiente tabla:

    Mes

    A

    B

    C

    1

    10

    20

    10

    2

    15

    22

    12

    3

    12

    24

    15

    4

    15

    22

    20

    Plantee el problema de programación lineal que permita conocer que cantidad de cada artículo se debe producir para cada mes, separando en horas, de forma de minimizar el costo total.

    Ejercicio 5:

    Una empresa produce televisores de tres tamaños diferentes, pequeños, medianos y grandes. El precio de venta de cada uno de ellos es de $100, $120 y $150, respectivamente.

    La empresa posee una sola máquina que permite fabricar los tres tipos de TV. Para el tamaño pequeño requiere de media hora por TV; para el mediano 1 hora por TV; para el grande 1.5 hora por TV. El costo de operación de máquina es de $40.

    La principal materia prima a utilizar son unos componentes electrónicos que deben ser comprados con anterioridad.

    El nivel actual de stock es de 1000 unidades y no puede ser modificado. Cada componente tiene un costo de $3. El TV pequeño requiere de 3 componentes, el mediano 3 y el grande 5.

    Se desea determinar el plan de producción óptimo para el próximo mes. Durante el próximo mes se trabajan 200 horas. Considere que toda la producción puede ser vendida independiente del tamaño.

    Ejercicio 6:

    Una empresa constructora posee un terreno de 10000 metros cuadrados donde planea construir una casa de 80, 100 y 140 metros cuadrados. El costo de construcción de la casa es de 2500, 3000 y 3600 UF respectivamente. Por motivos legales, cada casa debe ocupar un terreno de al menos el doble de su construcción.

    La empresa cree que puede vender las casas en 2700, 3300 y 4100 UF respectivamente. Por motivos comerciales la empresa cree que no puede vender más de 5 casas de 140 metros cuadrados. El presupuesto de la construcción es de 150000 UF

    Ejercicio 7:

    Suponga que usted tiene cuatro proyectos de inversión (P1, P2, P3, P4). Sean los Ingresos y costos asociados a cada uno los siguientes:

    Proyecto

    Ingresos

    Costos

    1

    400

    150

    2

    300

    100

    3

    500

    200

    4

    300

    110

    Usted dispone de $400 y sabe que no puede realizar los proyectos en forma parcial. Además se sabe que el proyecto 3 será posible sólo si se hace el 2 y que el proyecto 1 será posible si se lleva a cabo el 2 o el 4. Plantee el problema de programación lineal.

    Ejercicio 8:

    Usted desea aplicar los conocimientos adquiridos de programación binaria para definir su carga académica para el próximo semestre. La tabla siguiente muestra información de los ramos que pueden ser elegidos, los créditos que entrega cada ramo, el tiempo requerido para aprobarlos y la cantidad de vacantes en cada uno de ellos.

    Ramo

    Créditos

    Tiempo

    Vacantes

    A

    10

    8

    40

    B

    10

    7

    30

    C

    8

    5

    45

    D

    10

    9

    35

    E

    6

    3

    40

    F

    6

    2

    25

    G

    6

    4

    30

    H

    10

    6

    20

    I

    8

    3

    10

    J

    8

    4

    15

    K

    10

    4

    10

    L

    6

    2

    20

    Usted dispondrá de 30 horas para dedicar al estudio el próximo semestre.

    Se puede tomar un máximo de 5 ramos.

    El ramo E fue aprobado este semestre, por lo cual debe tomarlo

    El ramo C se imparte por última vez el próximo semestre

    Los ramos G y E se imparten en el mismo horario

    Los ramos A y B también tienen tope de horario

    Los ramos H y F son ambos prerrequisitos de un ramo posterior y deben ser tomado ambos en conjunto o ninguno de ellos

    El ramo L va a ser impartido por un profesor que le tiene mala barra, por lo cual no lo tomará el próximo semestre.

    Plantee el problema de programación lineal que le permita tomar la decisión optima.

    Ejercicio 9:

    Suponga que tiene los proyectos P1, P2, P3 y el retorno por cada uno de ellos es de MM$ 25; 20 y 30 respectivamente. Por otra parte se sabe que cada proyecto tiene una inversión de MM$ 15; 10 y 20 con un capital disponible total de MM$ 40

    Plantee el problema de programación entera binaria si usted sabe que se debe realizar a lo menos 2 proyectos y que si hace el P1 no puede hacer el P3 y por ultimo por un asunto estrategico debe realizar P2.

    Ejercicio 10:

    Chile desea enviar un equipo de basketball a un campamento sudamericano. Se puede elegir a 9 de 11 seleccionados. Se busca escoger la combinación más apropiada maximizando los puntos del equipo que viajará, sujeto a varias restricciones.

  • Debe haber cuando menos tres defensas (Posición G)

  • Debe haber cuando menos tres delanteros (Posición F)

  • Debe haber cuando menos dos medio campo (Posición C)

  • Si va Pedro entonces Tomás debe quedarse y viceversa.

  • Si va Reimundo entonces, el entrenador lleva a Benjamín, pero no necesariamente al contrario.

  • Número

    Nombre

    Posición

    Puntos por juego

    1

    Santiago

    C

    12

    2

    Pedro

    C

    9

    3

    Tomás

    C

    8

    4

    Benjamín

    F

    15

    5

    Reimundo

    F

    10

    6

    Claudio

    F

    5

    7

    Carlos

    G

    20

    8

    Horacio

    F

    18

    9

    Ignacio

    G

    12

    10

    Felipe

    G

    7

    11

    Jaime

    G

    2

    Plantee el problema de programación binaria que lo resuelve.

    Ejercicio 11:

    La Fábrica de agua mineral “Aguita Fresca”, ha decidido optimizar la producción de sus tres productos, X, Y, Z, los que se pueden vender en $50, 80 y 60 cada cajón respectivamente, se sabe que todos estos productos deben pasar por el Departamento de llenado el cual tiene 15 horas para repartir entre los tres productos; los que utilizan 3,2 y 1 hora respectivamente en la fabricación de cada cajón.

    Por otro lado el departamento de Marketing obliga a efectuar al menos 20 promociones en los supermercados para no perder posicionamiento en el mercado, se sabe por experiencia que cada cajón que se fabrique utilizará 1, 5 y 4 promociones respectivamente para ser vendido.

    Finalmente se cuenta con 60 horas como máximo de mano de obra, sabiendo que cada cajón “X” utiliza solo 1, “Y” no utiliza y “Z” utiliza 5.

    Se le pide responder las siguientes preguntas sabiendo que la restricción a los supermercados es inactiva.

  • Plantear el problema de programación lineal

  • Resolver el problema por medio del método simplex

  • ¿Cuántos cajones y de que tipo optimizan la producción de “Agüita Fresca”?

  • Si le ofrecieran venderle una hora extra del departamento de llenado ¿Cuánto pagaría?

  • Ejercicio 12:

    La empresa “PAV” se dedica a la fabricación de dos productos A y B. Los inputs necesarios en el proceso productivo por cada unidad fabricada son los siguientes:

    Producto

    Mano de Obra (h.h./u)

    Mat. Prima

    (u.f./u)

    Precio de Venta

    (u.m./u)

    A

    3

    2

    550

    B

    1

    4

    900

    La materia prima para ambos productos se adquiere a un proveedor capaz de suministrar hasta 800 unidades físicas a un precio de 200 u.m./u.f.

    La planilla de la firma supone una disponibilidad para el periodo de 600 horas efectivas de trabajo.

    Exigencias contractuales obligan a la empresa a fabricar una cantidad mínima de 50 u.f. del producto A.

    A partir de la información anterior se pide:

  • Plantear el modelo de programación lineal que determina el plan óptimo de producción. ¿Cuánto fabrica la empresa por cada producto?

  • De acuerdo a la pregunta anterior, determine el menor y mayor precio del producto A, para que su fabricación sea rentable y no cambie su nivel de producción.

  • Ejercicio 13:

    Un fabricante de Whisky combina dos tipos de licores (A y B) para la fabricación de éste y los prepara de acuerdo a las siguientes especificaciones:

    Whisky

    Especificación

    Precio Venta ($/Lt.)

    Blue Dog

    60% A y 40% B

    $ 15,80

    Highland

    50% A y 50% B

    $ 17,5

    Funny Girl

    45% A y 55% B

    $ 15,35

    Las cantidades disponibles de cada uno y sus costos son:

    Licor

    Cantidad (Lt/dia)

    Costo Unitario ($)

    A

    2000

    $ 7

    B

    1500

    $ 4

    Se pide:

  • Plantear el problema de programación lineal que determine la producción y los tipos de mezcla que maximice las utilidades

  • Determinar el beneficio diario que obtiene el productor a través del método simplex

  • Ejercicio 14:

    ENDESA cuenta con un parque generador de electricidad compuesto por catorce centrales distribuidas a lo largo del Sistema Interconectado Central (SIG), que totalizan 2.000 MW de potencia.

    EN la VI región existen dos plantas (Rapel y el Suazal) que generan 120 y 80 MW respectivamente. Dicha potencia es distribuida a los clientes EMEL, CGE y COOPERATIVA LOS ANGELES que demandan 100, 70 y 30 MW, respectivamente. Los costos unitarios de distribución (miles de US$ por MW) de las plantas a los centros de distribución son los siguientes:

    EMEL

    CGE

    COOPERATIVA LOS ANGELES

    RAPEL

    14

    13

    11

    SAUZAL

    12

    13

    12

    Se pide:

    Formular el problema de programación lineal que minimice el costo total para las plantas de la VI región, de forma tal que satisfaga toda la demanda de sus clientes.

    Ejercicio 15:

    En vísperas del “18”, un administrador de fondos desea producir dos tipos de tragos, los denominados “Jote” y “Navegado”. Cada producto es caracterizado por el sabor, grado alcohólico y la cantidad de vino tinto, coca-cola y jugo de naranja que contiene.

    Producto

    Especificación

    Precio por litro

    JOTE

    No menos del 70% de vino tinto

    No más del 30% de coca-cola

    $ 1.000

    NAVEGADO

    No más del 65% de vino tinto

    No menos del 35% de jugo de naranja

    $ 1.200

    Las cantidades de los ingredientes son los siguientes:

    Producto

    Máxima Cantidad Disponible

    Costo por litro

    Vino tinto

    20.000

    $600 por litro

    Coca-Cola

    3.000

    $400

    Jugo de Naranja

    8.000

    $360

    Se pide:

  • Plantear el problema de programación lineal que determina la producción y maximiza la utilidad.

  • Determinar las cantidades a producir a través del método simplex.

  • Cuales son las cantidades de “Combinado” y “Jote” que maximizan la utilidad, si el administrador producto de la demanda decide aumentar el precio de éste último en un 30%.

  • Ejercicio 16:

    Una empresa tiene 2 fábricas para abastecer el mercado, la tabla muestra los costos por cada barril y la demanda en cada ciudad.

    Fábrica Cerveza

    Ciudad 1

    Ciudad 2

    Ciudad 3

    Ciudad 4

    Oferta

    Fábrica A

    21

    15

    18

    9

    550

    Fábrica B

    10

    14

    16

    23

    650

    Demanda

    200

    250

    400

    350

  • Plantee el problema de programación lineal que minimice los costos.

  • Ejercicio 17:

    La tabla indica el flujo de una red de gas líquido a ser transportado e indica la capacidad máxima a ser bombeada desde la ciudad con un número menor a la ciudad denotada con un número mayor.


    Litros

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9