现有含糖 15% 的糖水 20 克,含糖 40% 的糖水 15 克,另有足够多的糖和水,要配制成含糖 20% 的糖水 30 克.
1、试设计多种配制方案.
2、试对你的各种配制方案作一评价,哪一种用糖最省?哪一种现有糖水的浪费最少?
解析
1、设使用 15%,40% 的糖水、糖和水各 a,b,c,d 克,则{0⩽a⩽20,0⩽b⩽15,c,d⩾0,a+b+c+d=30,0.15a+0.4b+c=30⋅20%.⟺{c=6−0.15a−0.4b,d=24−0.85a−0.6b,0⩽a⩽20,0⩽b⩽15,0.15a+0.4b⩽6,0.85a+0.6b⩽24. 如图,点 P(a,b) 的可行域为直角梯形 OABC,其中 A(20,0),B(20,7.5),C(0,20),O 为坐标原点.
这样给出以下方案.
方案一 O 点对应的:不用现有的糖水,只用糖和水.此时(a,b,c,d)=(0,0,6,24).
方案二 A 点对应的:将含糖 15% 的糖水 20 克全用上,但不用含糖 40% 的糖水.此时(a,b,c,d)=(20,0,3,7).
方案三 B 点对应的:含糖 15% 的糖水用 20 克,含糖 40% 的糖水用 7.5 克,此时(a,b,c,d)=(20,7.5,2.5,0).
方案四 C 点对应的:不用含糖 15% 的糖水 20 克全用上,含糖 40% 的糖水全用上.此时(a,b,c,d)=(0,15,0,15).
2、上述方案中,方案四用糖最省(不用糖);方案三现有糖水的浪费最少(a+b 最大,为 27.5 克).事实上,由0.15a+0.4b⩽6⟹b⩽6−0.15a0.4=15−3a8,于是a+b⩽a+(15−3a8)=15+5a8⩽15+38⋅20=27.5,等号当 (a,b)=(20,7.5) 时取得,因此 a+b 的最大值为 27.5 克.