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sexta-feira, 28 de setembro de 2012

Matemática Computacional - Aula 25/09/2012

Exercícios Mais Complexos

Na aula de hoje veremos a modelagem de alguns exercícios mais complexos e a solução de problemas de mais de duas variáveis usando o Solver, tanto do Microsoft Excel 2010 quanto do BrOffice 3. Deixo a cargo de vocês tentarem usar o Solver como vimos na aula e resolver numericamente os problemas abaixo. Quem quiser pode baixar o software GeoGebra, que é gratuito, e tentar resolver graficamente os problemas.


O Problema do Sítio K
Um sitiante está planejando sua estratégia de plantio para o próximo ano. Por informações obtidas nos órgãos governamentais, sabe que as culturas de trigo, arroz e milho serão as mais rentáveis na próxima safra. Por experiência, sabe que a produtividade de sua terra para as culturas desejadas é a constante na tabela.

Cultura
Produtividade em kg/m²
(experiência)
Lucro por kg de Produção
(informações do governo)
Trigo
0,2
10,80 centavos
Arroz
0,3
4,20 centavos
Milho
0,4
2,03 centavos

Por falta de um local de armazenamento próprio, a produção máxima, em toneladas, está limitada a 60. A área cultivável do sítio é de 200000 . Para atender as demandas de seu próprio sítio, é imperativo que se plante 400 de trigo, 800 de arroz e 10000 de milho.


Solução
Variáveis de decisão: xT, xA, xM
Função objetivo:
Max z = 2,16xT + 1,26xA + 0,812xM
Lucro por em centavos
Restrições:
xT ≥ 400, xA ≥ 800, xM ≥ 10000
Restrições associadas à área total disponível:
xT + xA + xM ≤ 200000
Restrição associada ao armazenamento (em quilos):
0,2xT + 0,3xA + 0,4xM ≤ 60000
Restrições de não negatividade:
xT ≥ 0, xA ≥ 0, xM ≥ 0


O Problema da Frota de Caminhões K
Uma companhia de transporte resolveu adquirir uma nova frota de caminhões para o que dispõe de R$ 4.000.000,00. Há três tipos de caminhões que podem ser adquiridos: A, B e C.
O caminhão A pode receber até 10 toneladas de carga, tem uma velocidade média de 56 km/h e custa R$ 80.000,00; B tem uma capacidade de 20 toneladas e uma velocidade média de 48 km/h, seu custo é R$ 130.000,00; C é provido de leito para o ajudante de motorista e, por isso, embora seja semelhante a B, sua capacidade é de 18 toneladas e seu custo é R$ 150.000,00.
A é operado por uma só pessoa e, se for utilizado em 3 turnos, pode rodar 18 horas por dia. B e C exigem 2 pessoas; enquanto B pode rodar 18 horas por dia, no regime de 3 turnos, C pode trabalhar 21 horas por dia.
A companhia dispõe de 150 motoristas; as possibilidades de obter mais são muito reduzidas. Por outro lado, as disponibilidades de manutenção limitam a nova frota a um máximo de 30 veículos.
Pede-se que se estabeleça o modelo de programação linear destinado a determinar quantos veículos de cada tipo devem ser adquiridos, de modo que a capacidade da frota em tonelada/km por dia seja máxima. Poderia a solução ótima ser aplicada sem nenhuma análise?

Tipo
Custo
(R$)
Capacidade
(Tonelada)
Velocidade
(km/h)
Motoristas
Turno
(h/d)
A
80000
10
56
1
18
B
130000
20
48
2
18
C
150000
18
48
2
21


Solução
Variáveis de decisão: xA, xB, xC
Função objetivo:
Max z = 10/(56x18)xA + 20/(48x18)xB + 18/(48x21)xC
Tonelada por km diário
Restrição associada ao custo total:
8xA + 13xB  + 15xC <= 400 (em R$ 10.000,00)
Restrição associada ao número de motoristas:
xA + 2xB  + 2xC <= 150 (motoristas)
Restrição associada ao número de caminhões:
xA + xB  + xC <= 30 (veículos)
Restrições de não negatividade:
xA ≥ 0, xB ≥ 0, xC ≥ 0




O Problema da Refinaria K
Em uma determinada refinaria, o petróleo bruto sofre os seguintes processamentos antes de ser transformado em gás/óleo ou gasolina bruta:
A tabela representa a capacidade máxima de processamento de cada unidade de operação.




Formular o problema de modo a maximizar os lucros totais, solucionando-o graficamente.



Solução
Deixo esse para vocês pesquisarem e tentarem resolver sozinhos.



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