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दीर्घ उत्तरीय प्रश्न [5M]

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Question 15 Marks
एक फल उत्पादक अपने बाग में दो प्रकार के खादों P ब्रांड और Q ब्रांड का उपयोग कर सकता है। मिश्रण के प्रत्येक थैले में नाइट्रोजन, फास्फोरिक अम्ल, पोटाश और क्लोरीन की मात्रा (किग्रा में) सारणी में दिया गया हैं परीक्षण संकेत देते हैं कि बाग को कम-से-कम 250 किग्रा फास्फोरिक अम्ल, कम-से-कम 270 किग्रा पोटाश और क्लोरीन की अधिक-से-अधिक 310 किग्रा की आवश्यकता है।
यदि उत्पादक बाग में मिलाई जाने वाली नाइट्रोजन की मात्रा का अधिकतमीकरण चाहता है, तो मिश्रण के कितने थैलों को मिलाया जाना चाहिए। मिलाई जाने वाली नाइट्रोजन की अधिकतम मात्रा क्या है?
kg प्रति थैला
  ब्राँड P ब्राँड Q
नाइट्रोजन 3 3.5
फास्फोरिक अम्ल 1 2
पोटाश 3 1.5
क्लोरीन 1.5 2
Answer
मान लीजिए ब्रांड P के x थैले तथा ब्रांड Q के y थैले प्रयोग किए जाते हैं, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

उर्वरक के ब्रांड थैलों की संख्या नाइट्रोजन की
मात्रा
फास्फोरिक
अम्ल की मात्रा
पोटाश की
मात्रा
क्लोरीन की
मात्रा
P x 3x 1x 3x 1.5x
Q y 3.5y 2y 1.5y 2y
कुल x + y 3x + 3.5y x + 2y 3x + 1.5y 1.5x + 2y

अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 3x + 3.5y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 2y $\geq$ 240 ...(ii)
3x + 1.5y $\geq$ 270 ...(iii)
1.5x + 2y $\leq$ 310 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा x + 2y = 240 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 240
y 120 0

(0, 0) असमिका x + 2y $\geq$ 240 में रखने पर
0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 240 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 240 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 3x + 1.5y = 270 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 90
y 180 0

(0, 0) असमिका 3x + 1.5y $\geq$ 270 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 1.5 $\times$ 0 $\geq$ 270 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 270 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 1.5x + 2y = 310 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{620}{3}$
y 155 0

(0, 0) असमिका 1.5x + 2y $\leq$ 310 में रखने पर,
1.5 $\times$ 0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 310 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 310 (जोकि सत्य हैं)
अतः रेखा 3x + 1.5y = 270 तथा 1.5x + 2y = 310 का प्रतिच्छेद बिंदु B(20, 140), रेखा 1.5x + 2y = 310 तथा x + 2y = 240 का प्रतिच्छेद बिंदु A(140, 50) तथा रेखा x + 2y = 240 तथा 3x + 1.5y = 270 का प्रतिच्छेद बिंदु C(40, 100) है।
चूँकि, x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु C(40, 100),  A(140, 50) तथा B(20, 140) है। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 3x + 3.5y
A(140, 50) 595 $\rightarrow$ निम्नतम
B(20, 140) 550
C(40, 100) 470 

Z का अधिकतम मान बिंदु A(140, 50) पर 595 प्राप्त होता है। अतः बाग में मिलाई गई नाइट्रोजन की अधिकतम मात्रा 595 किग्रा प्राप्त करने के लिए P ब्रांड के 140 थैले तथा Q ब्रांड के 50 थैले प्रयोग करने चाहिए।

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Question 25 Marks
एक फल उत्पादक अपने बाग में दो प्रकार के खादों P ब्रांड और Q ब्रांड का उपयोग कर सकता है। मिश्रण के प्रत्येक थैले में नाइट्रोजन, फास्फोरिक अम्ल, पोटाश और क्लोरीन की मात्रा (kg में) सारणी में दिया गया है। परीक्षण संकेत देते है कि बाग को कम से कम 250 kg फास्फोरिक अम्ल, कम से कम 270 kg पोटाश और क्लोरीन की अधिक से अधिक 310 kg की आवश्यकता है।
यदि उत्पादक बाग के लिए मिलाई जाने वाली नाइट्रोजन की मात्रा का न्यूनतमीकरण करना चाहता है तथा, प्रत्येक मिश्रण के कितने थैलों का उपयोग होना चाहिए? मिलाई जाने वाली नाइट्रोजन की निम्नतम मात्रा क्या है?
kg प्रति थैला
  ब्राँड P ब्राँड Q
नाइट्रोजन 3 3.5
फास्फोरिक अम्ल 1 2
पोटाश 3 1.5
क्लोरीन 1.5 2
Answer
मान लीजिए फल उत्पादक P ब्रांड के x थैले तथा Q ब्रांड के y थैले का उपयोग करता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

उर्वरक के ब्रांड थैलों की संख्या नाइट्रोजन की
मात्रा
फास्फोरिक
अम्ल की मात्रा
पोटाश की
मात्रा
क्लोरीन की
मात्रा
P x 3x x 3x 1.5x
Q y 3.5y 2x 1.5y 2y
कुल x + y 3x + 3.5y x + 2y 3x + 1.5y 1.5x + 2y

अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 3x + 3.5y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 2y $\geq$ 240 ...(ii)
3x + 1.5y $\geq$ 270 ...(iii)
1.5x + 2y $\leq$ 310 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा x + 2y = 240 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 240
y 120 0


(0, 0) असमिका x + 2y $\geq$ 240 में रखने पर
0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 240 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 240 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 3x + 1.5y = 270 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 90
y 180 0

(0, 0) असमिका 3x + 1.5y $\geq$ 270 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 1.5 $\times$ 0 $\geq$ 270 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 270 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 1.5x + 2y = 310 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{620}{3}$
y 155 0

(0, 0) असमिका 1.5x + 2y $\leq$ 310 में रखने पर,
1.5 $\times$ 0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 310 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 310 (जोकि सत्य हैं)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर  होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
समीकरण 1.5x + 2y = 310 तथा x + 2y = 240 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु A(140, 50) प्राप्त होता है। इसी प्रकार, समीकरण 3x + 1.5y = 270 तथा 1.5x + 2y = 310, को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(20, 140) प्राप्त होता है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र ABCA है।
अतः सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(140, 50), B(20, 140) तथा C(40, 100) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 3x + 3.5y
A(140, 50) 595
B(20, 140) 550
C(40, 100) 470 $\rightarrow$ निम्नतम

अतः Z का निम्नतम मान बिंदु C(40, 100) पर 470 प्राप्त होता है। बाग में नाइट्रोजन की निम्नतम मात्रा 470 किग्रा मिलाई जाने कि लिए, ब्रांड P के 40 थैलों तथा ब्रांड Q के 100 थैले का प्रयोग करना चाहिए।

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Question 35 Marks
एक तेल कारखाने में दो डिपो A तथा B हैं, जिनकी क्षमताएँ क्रमशः 7000 लिटर और 4000 लिटर की हैं। कारखाने द्वारा तीन पेट्रोल पंपों D, E और F के लिए आपूर्ति करनी है, जिनकी आवश्यकताएँ क्रमशः 4500 लिटर, 3000 लिटर और 3500 लिटर की है। डिपो से पेट्रोल पंपों की दूरियाँ (km में) निम्नांकित सारणी के अनुसार है:

दूरियाँ (km में)
को/से A B
D 7 3
E 6 4
F 3 2

यह मानते हुए कि परिवहन व्यय प्रति 10 लिटर पर प्रति किलोमीटर 1 रुपया है, ज्ञात कीजिए कि कैसी आपूर्ति योजना अपनाई जाए, जिससे परिवहन व्यय का न्यूनतमीकरण हो जाए? न्यूनतम व्यय क्या है?

Answer
मान लीजिए डिपो A से x तथा y लीटर पेट्रोल क्रमश: पेट्रोल पंप D तथा E को उपलब्ध कराया जाता है तब डिपो A से (100 - x - y) लीटर पेट्रोल, पेट्रोल पंप F को उपलब्ध करया जाएगा।
पेट्रोल पंप D को 4500 लीटर पेट्रोल की आवश्यकता है। चूँकि डिपो A से x लीटर पेट्रोल उपलब्ध कराया जाता है। अतः शेष (4500-x) लीटर पेट्रोल डिपो B से उपलब्ध कराया जाएगा। इसी प्रकार, डिपो B से (300 - y) लीटर तथा [3500 - (7000 - x - y) = x + y - 3500] लीटर पेट्रोल क्रमशः पेट्रोल पंप E तथा F को उपलब्ध कराया जाएगा। दी गई समस्या निम्न ग्राफ द्वारा निरूपित किया गया है।

$\because$ 10 लीटर की परिवहन लागत ₹1 प्रति किमी है।
$\therefore$ 1 लीटर की परिवहन लागत $\frac{1}{10}$ प्रति किमी है।
मान लीजिए Z कुल परिवहन लागत है।
Z = $\frac{7}{10} x+\frac{6}{10} y+\frac{3}{10}$ (7000 - x - y) + $\frac{3}{10}$ (4500 - x) + $\frac{4}{10}$ (3000 - y) + $\frac{2}{10}$ (x + y - 3500)
= 0.3x + 0.1y = 3950
अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 0.3x + 0.1y + 3950 ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
4500 - x $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ x $\leq$ 4500 ...(ii)
3000 - y $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ y $\leq$ 3000 ...(iii)
x + y - 3500 $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ x + y $\geq$ 3500 ...(iv)
7000 - x - y $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ x + y $\leq$ 7000 ...(v)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(vi)
सर्वप्रथम, रेखा x + y = 7000 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 7000
y 7000 0

(0, 0) असमिका x + y $\leq$ 7000 में रखने पर,
0 + 0 $\leq$ 100 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 7000 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
अब, रेखा x = 4500 का ग्राफ खीचते हैं।
(0, 0) असमिका x $\leq$ 4500 में रखने पर,
0 $\leq$ 4500 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतिल मूलबिंदु की ओर है।
अब, रेखा x + y = 3500 का ग्राफ खींचते हैं।

x 3500 0
y 0 3500


(0, 0) असमिका x + y $\geq$ 3500 में रखने पर,
0 + 0 $\geq$ 3500 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 3500 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा y = 3000 का ग्राफ खींचते हैं।
(0, 0) असमिका y $\leq$ 3000 में रखने पर,
0 $\leq$ 3000 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा। समीकरणों के प्रतिच्छेद बिंदु C(4500, 2500), D(4500, 3000) तथा E(500, 3000) प्राप्त होते हैं।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र ABCDEA है।   
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(3500, 0), B(4500, 0), C(4500, 2500), D(4500, 3000) तथा E(500, 3000) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 0.3x + 0.1y + 3950
A(3500, 0) 5000
B(4500, 0) 5300
C(4500, 2500) 5550
D(4500, 3000) 5600
E(500, 3000) 4400 $\rightarrow$ निम्नतम

अतः Z का निम्नतम मान बिंदु E(500, 3000) पर 4400 प्राप्त होता है। अतः निम्नतम परिवहन लागत प्राप्त करने के लिए डिपो A से 500 लीटर, 3000 लीटर तथा 3500 लीटर पेट्रोल क्रमशः पेट्रोल पंप D, E तथा F को उपलब्ध कराना चाहिए तथा डिपो B से 4000 लीटर 0 लीटर तथा 0 लीटर पेट्रोल क्रमशः पेट्रोल पंप D, E तथा F को उपलब्ध कराना चाहिए।

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Question 45 Marks
दो अन्न भंडारों A और B की भंडारण क्षमता क्रमशः 100 क्विंटल और 50 क्विंटल है। उन्हें तीन राशन की दुकानों D, E और F पर अन्न उपलब्ध कराना पड़ता है, जिनकी आवश्यकताएँ क्रमशः 60, 50, और 40 क्विंटल हैं।
भंडारों से दुकानों को प्रति क्विंटल परिवहन व्यय निम्न सारणी के अनुसार है:

प्रति क्विंटल परिवहन व्यय (रुपयों में)
को / से A B
D 6 4
E 3 2
F 2.50 3

परिवहन व्यय के न्यूनतमीकरण के लिए आपूर्ति का परिवहन कैसे किया जाए? न्यूनतम परिवहन मूल्य क्या है?

Answer
मान लीजिए भंडार A, दुकानों D तथा E को क्रमशः x क्विंटल तथा y क्विंटल अन्न उपलब्ध कराता हैं, तो दुकान F को (100 - x - y) क्विंटल अन्न उपलब्ध कराएगा दुकान D पर 60 क्विंटल अन्न की आवश्यकता है। चूँकि भंडार A से x क्विंटल अन्न उपलब्ध कराया जाता है। अतः शेष (60-x) क्विंटल अन्न भंडार B से उपलब्ध कराया जाता है। इसी प्रकार; (50 - y) क्विंटल अन्न तथा [40 - (100 - x - y)] =(x + y - 60) क्विंटल अन्न भंडार B से क्रमशः दुकानों E तथा F को उपलब्ध कराता है। दी गई समस्या को निम्न ग्राफ द्वारा निरूपित किया जा सकता है। मान लीजिए परिवहन की कुल लागत Z है।

अतः हमको उद्देश्य फलन
Z = 6x + 3y + 2.50(100 - x - y) + 4(60 - x) + 2(50 - y) + 3(x + y) - 60)
= 6x + 3y + 250 - 2.5x - 2.5y + 240 - 4x + 100 - 2y + 3x + 3y - 180
= 2.50x + 1.50y + 410 ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
60 - x $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ x $\leq$ 60 ...(ii)
50 - y $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ y $\leq$ 50 ...(iii)
100 - (x + y) $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ x + y $\leq$ 100 ...(iv)
x + y - 60 $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ x + y $\geq$ 60 ...(v)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(vi)
सर्वप्रथम, रेखा x + y = 100 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 100
y 100 0


(0, 0) असमिका x + y $\leq$ 100 में रखने पर,
0 + 0 $\leq$ 100 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 100 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
अब, रेखा x = 60 का ग्राफ खींचते है।
(0, 0) असमिका x $\leq$ 60 में रखने पर, 0 $\leq$ 60 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
अब; रेखा x + y = 60 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 60
y 60 0

(0, 0) असमिका x + y $\geq$ 60 में रखने पर, 0 + 0 $\geq$ 60 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 60 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरित ओर होगा।
अब, रेखा y = 50 का ग्राफ खींचते हैं।
(0, 0) असमिका y $\leq$ 50 में रखने पर 0 $\leq$ 50 प्राप्त होता है। (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा। समीकरणों के प्रतिच्छेद बिंदु A(60, 0), B(60, 40), C(50, 50) तथा D(10, 50) प्राप्त होते हैं। अतः सुसंगत क्षेत्र ABCDA है।
सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(60, 0), B(60, 40), C(50, 50) तथा D(10, 50) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 2.5x + 1.5y + 410
A(60, 0) 560
B(60, 40) 620
C(50, 50) 610
D(10, 50) 510 $\rightarrow$ निम्नतम

Z का निम्नतम मान बिंदु D(10, 50) पर 510 है। अतः भंडार A से दुकान D, E तथा F को क्रमशः 10 क्विंटल, 50 क्विंटल तथा 40 क्विंटल अन्न उपलब्ध कराया जाता है तथा B से दुकान E तथा F का क्रमशः 50 क्विंटल, 0 क्विंटल तथा 0 क्विंटल अन्न उपलब्ध कराया जाता है, तो निम्नतम लागत ₹ 510 होती है।

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Question 55 Marks
एक हवाई जहाज अधिकतम 200 यात्रियों को यात्रा करा सकता है। प्रत्येक प्रथम श्रेणी के टिकट पर ₹1000 और सस्ते श्रेणी के टिकट पर ₹600 का लाभ कमाया जा सकता है। एयरलाइन कम से कम 20 सीटें प्रथम श्रेणी के लिए आरक्षित करती है। तथापि प्रथम श्रेणी की अपेक्षा कम से कम 4 गुने यात्री सस्ती श्रेणी के टिकट से यात्रा करने को वरीयता देते हैं। ज्ञात कीजिए कि प्रत्येक प्रकार के कितने-कितने टिकट बेचे जाएँ ताकि लाभ का अधिकतमीकरण हो? अधिकतम लाभ कितना है?
Answer
मान लीजिए प्रथम श्रेणी के x यात्री तथा द्वितीय श्रेणी के y यात्री है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

श्रेणी टिकटों की संख्या लागत (₹ में)
प्रथम श्रेणी x 1000x
द्वितीय श्रेणी y 600y
कुल  x + y 1000x + 600y

अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 1000x + 600y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + y $\leq$ 200 ...(ii)
x $\geq$ 20 ...(iii)
y - 4x $\geq$ 0 $\Leftrightarrow$ y $\geq$ 4x ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम रेखा x + y = 200 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 200
y 200 0

 
(0, 0) असमिका x + y $\leq$ 200 में रखने पर,
0 + 0 $\leq$ 200 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 200 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
अब, रेखा y = 4x का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 20
y 0 80

(10, 0) असमिका y $\geq$ 4x में रखने पर,
0 $\geq$ 4 $\times$ 10 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 40 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा x = 20 का ग्राफ खींचते हैं।
(0, 0) असमिका x $\geq$ 20 में रखने पर, 0 $\geq$ 20 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
समीकरणों को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु A(20, 80), B(40, 160) तथा C(20, 180) प्राप्त होते है, अतः सुसंगत क्षेत्र ABCA है।
अतः सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिन्दु A(20, 80), B(40, 160) तथा C(20, 180) है। इन शीर्ष बिन्दुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिन्दु 1000x + 600y
A(20, 80) 68000
B(40, 160) 136000 $\rightarrow$ अधिकतम
C(20, 180) 128000

अतः Z का अधिकतम मान बिंदु B(40, 160) पर 136000 प्राप्त होता है। अतः अधिकतम लागत ₹136000 प्राप्त करने के लिए प्रथम श्रेणी के 40 टिकट तथा सस्ती श्रेणी के 160 टिकटों की आवश्यकता होगी।

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Question 65 Marks
एक निर्माता दो प्रकार के खिलौने A और B बनाता है। इस उद्देश्य के लिए निर्माण में तीन मशीनों की आवश्यकता पड़ती है और प्रत्येक प्रकार के खिलौने के निर्माण के लिए लगा समय (मिनटों में) निम्नलिखित है।

खिलौने के प्रकार मशीन
I II III
A 12 18 6
B 6 0 9

प्रत्येक मशीन अधिकतम 6 घंटे प्रतिदिन के लिए उपलब्ध है। यदि A प्रकार के खिलौने की बिक्री पर ₹7.50 लाभ और B प्रकार के खिलौने पर ₹5 का लाभ हो तो दर्शाइए कि अधिकतम लाभ कमाने के लिए प्रतिदिन A प्रकार के 15 खिलौने और B प्रकार 30 खिलौने निर्मित होने चाहिए।

Answer
मान लीजिए निर्माता A प्रकार के x खिलौने और B प्रकार के y खिलोने बनाता है तब, निम्न तालिका प्राप्त होती है।

खिलौने के प्रकार खिलोनों की
संख्या
मशीन । का
समय (मिनट में)
मशीन ।I का
समय (मिनट में)
मशीन ।II का
समय (मिनट में)
लागत
(₹ में)
A x 12x 18x 6x 7.50x
B y 6y 0y 9y 5y
 
कुल  x + y 12x + 6y 18x + 0y 6x + 9y 7.50x + 5y
कम-से-कम
आवश्यकता
  6 $\times$ 60 = 360 6 $\times$ 60 = 360 6 $\times$ 60 = 360  

अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 7.50x + 5y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
12x + 6y $\leq$ 360 $\Leftrightarrow$ 2x + y $\leq$ 60 ...(ii)
18x $\leq$ 360 $\Leftrightarrow$ x $\leq$ 20 ...(iii)
6x + 9y $\leq$ 360 $\Leftrightarrow$ 2x + 3y $\leq$ 120 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा 2x + y = 60 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 30
y 60 0


(0, 0) असमिका 2x + y $\leq$ 60 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 60 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 60 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
अब, रेखा 2x + 3y = 120 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 60
y 40 0

(0, 0) असमिका 2x + 3y $\leq$ 120 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 3 $\leq$ 0 $\leq$ 120 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 120 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
अब, रेखा x = 20 का ग्राफ खींचते हैं।
(0, 0) असमिका x $\leq$ 20 में रखने पर, 0 $\leq$ 20 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0
सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
समीकरण 2x + y = 60 तथा 2x + 3y = 120 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु C(15, 30) प्राप्त होता है। इसी प्रकार, समीकरण x = 20 तथा 2x + y = 60 का हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(20, 20) प्राप्त होता है, अतः सुसंगत क्षेत्र OABCDO है।
अतः सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(20, 0), B(20, 20), C(15, 30) तथा D(0, 40) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 7.50x + 5y
O(0, 0) 0
A(20, 0)  150
B(20, 20) 250
C(15, 30) 712.5 $\rightarrow$ अधिकतम
D(0, 40) 200

अतः Z का अधिकतम मान बिंदु C(15, 30) पर 721.5 प्राप्त होता है, अतः अधिकतम लागत 712.5 प्राप्त करने के लिए A प्रकार के 15 खिलौने और B प्रकार के 30 खिलौने बनाना चाहिए।

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Question 75 Marks
एक आहारविद् दो प्रकार के भोज्यों X और Y को इस प्रकार मिलाना चाहता है कि मिश्रण में विटामिन A, की कम से कम 10 मात्रक, विटामिन B की कम से कम 12 मात्रक और विटामिन C की 8 मात्रक हों 1 kg भोज्यों में विटामिनों की मात्रा निम्नलिखित सारणी में दी गई है।

भोज्य विटामिन A विटामिन B विटामिन C
X 1 2 3
Y 2 2 1

भोज्य X के 1 kg का मूल्य ₹16 और भोज्य y के 1 kg का मूल्य ₹20 है। वांछित आहार के लिए मिश्रण का न्यूनतम मूल्य ज्ञात कीजिए।

Answer
मान लीजिए भोज्य X का x किग्रा और भोज्य Y का y किग्रा मिलाया जाता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है

भोज्य मात्रा विटामिन A विटामिन B विटामिन C लागत
X x किग्रा x 2x 3x 16x
Y y किग्रा 2y 2y y 20y
कुल (x + y) किग्रा x + 2y 2x + 2y 3x + y 16x + 20y
निम्नतम आवश्यकता   10 12 8  

अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 16x + 20y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 2y $\geq$ 10 ...(ii)
2x + 2y $\geq$ 12 $\Leftrightarrow$ x + y $\geq$ 6 ...(iii)
3x + y $\geq$ 8 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, x + 2y = 10 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 10
y 5 0


(0, 0) असमिका x + 2y $\geq$ 10 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 10 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 10 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा x + y = 6 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 6
y 6 0

(0, 0) असमिका x + y $\geq$ 6 में रखने पर,
0 + 0 $\geq$ 6 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 6 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 3x + y = 8 का ग्राफ खींचते हैं,

x 0 $\frac{8}{3}$
y 8 0

 (0, 0) असमिका x + y $\geq$ 8 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 0 $\geq$ 8 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 8 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0 अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
समीकरण x + y = 6 तथा x + 2y = 10 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(2, 4) प्राप्त होता है।
इसी प्रकार, समीकरण 3x + y = 8 तथा x + y = 6 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु C(1, 5) प्राप्त होता है।
अतः सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(10, 0), B(2, 4), C(1, 5) तथा D(0, 8) है। अतः इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 16x + 20y
A(10, 0) 160
B(2, 4) 112 $\rightarrow$ निम्नतम
C(1, 5) 116
D(0, 8) 160

चूँकि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है। अतः Z का निम्नतम मान 112 हो भी सकता है और नहीं भी हो सकता है। इसके लिए असमिका 16x + 20y < 112 या 4x + 5y < 28 का ग्राफ खींचते हैं और परीश्रण करते हैं कि प्राप्त अर्द्धतल का कोई बिंदु सुसंगत क्षेत्र में उभयनिष्ठ है या नहीं है। स्पष्ट है कि यहाँ कोई बिंदु उभयनिष्ठ नहीं है। अतः Z का निम्नतम मान बिंदु B(2, 4) पर 112 है। अतः निम्नतम लागत 112 प्राप्त करने के लिए भोज्य X के 2 किग्रा तथा भोज्य Y के 4 किग्रा का मिश्रण प्राप्त करना चाहिए।

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Question 85 Marks
एक किसान दो प्रकार के चारे P और Q को मिलाता (मिश्रण) है। P प्रकार के चारे, जिसका मूल्य ₹250 प्रति थैला जोकि पोषक तत्व A के 3 मात्रक, तत्व B के 2.5 मात्रक और तत्व C के 2 मात्रक रखता है जबकि Q प्रकार का चारा जिसका मूल्य ₹200 प्रति थैला है, पोषक तत्व A का 1.5 मात्रक, तत्व B का 11.25 मात्रक और तत्व C के तीन मात्रक रखता है। पोषक तत्वों A, B और C की न्यूनतम आवश्यकताएँ क्रमशः 18 मात्रक, 45 मात्रक और 24 मात्रक हैं। प्रत्येक प्रकार के थैलों की संख्या ज्ञात कीजिए ताकि मिश्रण के प्रत्येक थैले का मूल्य न्यूनतम हो? मिश्रण के प्रत्येक थैले का न्यूनतम मूल्य क्या है?
Answer
मान लीजिए किसान P प्रकार के चारे के x थैले और Q प्रकार के चारे के y थैले मिलाता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार थैलो की संख्या तत्व A
(मात्रक)
तत्व B
(मात्रक)
तत्व C
(मात्रक)
लागत
(प्रति थैला)
P x 3x 2.5x 2x 250x
Q y 1.5y 11.25y 3y 200y
कुल x + y 3x + 1.5y 2.5x + 11.25y 2x + 3y 250x + 200y
कम-से-कम
आवश्यकता
  18 45 24  

अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 250x + 200y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
3x + 1.5y $\geq$ 18 $\Leftrightarrow$ 2x + y $\geq$ 12 ...(ii)
2.5x + 11.25y $\geq$ 45 $\Leftrightarrow$ 2x + 9y $\geq$ 36 ...(iii)
2x + 3y $\geq$ 24 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा 3x + 1.5y = 18 का ग्राफ खींचते हैं।

x 6 0
y 0 12


(0, 0) असमिका 3x + 1.5y $\geq$ 18 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 1.5 $\times$ 0 $\geq$ 18 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 18 (जोकि असत्य है।)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 2.5x + 11.25y = 45 का ग्राफ खींचते हैं।

x 18 0
y 0 4

(0, 0) असमिका 2.5x + 11.25y $\geq$ 45 में रखने पर
2.5 $\times$ 0 + 11.25 $\times$ 0 $\geq$ 45 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 45 (जोकि असत्य है।)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 2x + 3y = 24 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 12
y 8 0

(0, 0) असमिका 2x + 3y $\geq$ 24 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 3 $\times$ 0 $\geq$ 24 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 24 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरित ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा। समीकरण 3x + 1.5y = 18 तथा 2x + 3y = 24 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु C(3, 6) प्राप्त होता है।
इसी प्रकार, समीकरण 2.5x + 11.25y = 45 तथा 2x + 3y = 24 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(9, 2) प्राप्त होता है। इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(18, 0), B(9, 2), C(3, 6) तथा D(0, 12) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न हैं।

शीर्ष बिंदु Z = 250x + 200y
A(18, 0) 4500
B(9, 2) 2650
C(3, 6) 1950 $\rightarrow$ निम्नतम
D(0, 12) 2400

चूँकि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है, अतः Z का निम्नतम मान 1950 हो भी सकती है और नहीं भी हो सकता है। इसके लिए असमिका 250x + 200y < 1950 या 5x + 4y < 39 का ग्राफ खीचते हैं। अब परीक्षण करते हैं कि प्राप्त अर्द्धतल का कोई बिंदु सुसंगत क्षेत्र में उभयनिष्ठ है या नहीं है। यहाँ स्पष्ट है कि कोई उभयनिष्ठ बिंदु नहीं है, अतः Z का निम्नतम मान बिंदु C(3, 6) पर 1950 प्राप्त होता है। अतः न्यूनतम लागत ₹1950 प्राप्त करने के लिए P प्रकार के चारे के 3 थैले, Q प्रकार के चारे के 6 थैले मिश्रण में प्रयोग करने चाहिए।

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Question 95 Marks
एक खिलौना कंपनी, A और B दो प्रकार की गुड़ियों का निर्माण करती है। मार्किट परीक्षणों तथा उपलब्ध संसाधनों से संकेत मिलता है कि सम्मिलित उत्पादन स्तर प्रति सप्ताह 1200 गुड़ियों से अधिक नहीं होना चाहिए और B प्रकार की गुड़ियों की अधिक से अधिक माँग A प्रकार की गुड़ियों की आधी है। इसके अतिरिक्त A प्रकार की गुड़ियों का उत्पादन स्तर दूसरे प्रकार की गुड़ियों के उत्पादन स्तर के तीन गुने से 600 नग अधिक है। यदि कंपनी A और B प्रत्येक गुड़िया पर क्रमशः ₹12 और ₹16 का लाभ कमाती है, लाभ का अधिकतमीकरण करने के लिए प्रत्येक के कितने नगों का साप्ताहिक उत्पादन करना चाहिए।
Answer
मान लीजिए कंपनी A प्रकार की x गुड़ियों तथा B प्रकार की y गुड़ियों का निर्माण करती है,
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(i)
x + y $\leq$ 1200 ...(ii)
y $\leq$ $\frac{x}{2}$ $\Leftrightarrow$ x - 2y $\geq$ 0 ...(iii)
x $\leq$ 3y + 600 $\Leftrightarrow$ x - 3y $\leq$ 600 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा x + y = 1200 का ग्राफ खींचते हैं।

x 1200 0
y 0 1200


(0, 0) असमिका x + y $\leq$ 1200 में रखने पर,
0 + 0 $\leq$ 1200 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 1200 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
अब, रेखा x - 2y = 0 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 2
y 0 1

(200, 0) असमिका x - 2y $\geq$ 0 में रखने पर,
200 - 2 $\times$ 0 $\geq$ 0 $\Rightarrow$ 200 $\geq$ 0 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल X-अक्ष की ओर है।
अब रेखा x - 3y = 600 का ग्राफ खींचते हैं।

x 600 0
y 0 -200

(0, 0) असमिका x - 3y $\leq$ 0 में रखने पर,
0 + 3 $\times$ 0 $\leq$ 600 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 600 (जोकि सत्य है) 
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
रेखा x - 3y = 600 तथा x + y = 1200 का प्रतिच्छेद बिंदु B(1050, 150) तथा रेखा x = 2y तथा x + y = 1200 का प्रतिच्छेद बिंदु C(800, 400) है।
मान लीजिए कुल लाभ Z है, तब Z = 12x + 16y
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(600, 0), B(1050, 150) तथा C(800, 400) है। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z के माना निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 12x + 16y
A(600, 0) 7200
B(1050, 150) 15000
C(800, 400) 16000 $\rightarrow$ अधिकतम

Z का अधिकतम मान C(800, 400) पर 16000 प्राप्त होता है। अतः अधिकतम लाभ ₹16000 प्राप्त करने के लिए A प्रकार की 800 गुडियों तथा B प्रकार की 400 गुड़ियों का निर्माण करना चाहिए।

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Question 105 Marks
एक आहारविद् दो भोज्यों P और Q का उपयोग करते हुए एक विशेष आहार तैयार करता है। भोज्य P का प्रत्येक पैकेट (जिसमें 30 ग्राम अंतर्विष्ट है) में कैल्शियम के 12 मात्रक लौह तत्व के 4 मात्रक, कोलेस्ट्रोल के 6 मात्रक और विटामिन A के 6 मात्रक अंतर्विष्ट हैं जबकि उसी मात्र के भोज्य Q के पैकेट में कैल्शियम तत्व के 3 मात्रक, लौह तत्व के 20 मात्रक, कोलेस्ट्रोल के 4 मात्रक और विटामिन A के 3 मात्रक अंतर्विष्ट है। आहार में कम से कम 240 मात्रक कैल्शियम, लौह तत्व के कम से कम 460 मात्रक, और कोलेस्ट्रोल के अधिक से अधिक 300 मात्रक अपेक्षित हैं। प्रत्येक भोज्य के कितने पैकेटों का उपयोग किया जाए ताकि आहार में विटामिन A की आहार में विटामिन A की मात्रा का अधिकतमीकरण करने के लिए प्रत्येक भोज्य के कितने पैकेटों का उपयोग होना चाहिए? आहार में विटामिन A की अधिकतम मात्रा क्या है?
Answer
मान लीजिए आहारविद् भोज्य P के x पैकेज तथा भोज्य Q के y पैकेज तैयार करता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

भोज्य पैकेज की
संख्या
कैल्शियम की
मात्रा
लौह-तत्व की
मात्रा
कोलेस्ट्रोल की
मात्रा
विटामिन A की
मात्रा
P x 12x 4x 6x 6x
Q y 3y 20y 4y 3y
कुल x + y  12x + 3y 4x + 20y 6x + 4y 6x + 3y
आवश्यकता   कम-से-कम 240 कम-से-कम 460 अधिक-से-अधिक 300  

अतः हमको उद्देश्य फलन z = 6x + 3y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
12x + 3y $\geq$ 240 $\Leftrightarrow$ 4x + y $\geq$ 80 ...(ii)
4x + 20y $\geq$ 460 $\Leftrightarrow$ x + 5y $\geq$ 115 ...(iii)

6x + 4y $\leq$ 300 $\Leftrightarrow$ 3x + 2y $\leq$ 150 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा 4x + y = 80 का ग्राफ खींचते हैं।

x 20 0
y 0 80

(0, 0) असमिका 4x + y $\geq$ 80 में रखने पर, 4 $\times$ 0 + 0 $\geq$ 80 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 80 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा x + 5y = 115 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 115
y 23 0

(0, 0) असमिका x + 5y $\geq$ 115 में रखने पर,
0 + 5 $\times$ 0 $\geq$ 115 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 115 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा 3x + 2y = 150 का ग्राफ खींचते हैं।

x 50 0
y 0 75

(0, 0) असमिका 3x + 2y $\leq$ 150 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 150 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 150 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर स्थित है। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थाश में सिथत है। समीकरण 4x + y = 80 तथा x + 5y = 115 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिन्दु A(15, 20) प्राप्त होता है।
इसी प्रकार, समीकरण 3x + 2y = 150 तथा x + 5y = 115 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिन्दु B(40, 15) प्राप्त होता है, अतः सुसंगत क्षेत्र ABCA है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(15, 20), B(40, 15) तथा C(2, 72) है। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 6x + 3y
A(15, 20) 150
B(40, 15) 285 $\rightarrow$ अधिकतम
C(2, 72) 228

अतः Z का अधिकतम मान बिंदु B(40, 15) पर 285 है। अतः विटामिन A की अधिकतम मात्रा प्राप्त करने के लिए भोज्य P के 40 पैकेज तथा भोज्य Q के 15 पैकेज तैयार करने चाहिए। अतः विटामिन A की अधिकतम मात्रा 285 है।

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Question 115 Marks
एक भोज्य पदार्थ में कम से कम 80 मात्रक विटामिन A और 100 मात्रक खनिज होना चाहिए। दो प्रकार के भोज्य F1 और F2 उपलब्ध हैं। भोज्य F1 की लागत ₹4 प्रति मात्रक और F2 की लागत ₹5 प्रति मात्रक है। भोज्य F1 की एक इकाई में कम से कम 3 मात्रक विटामिन A और 4 मात्रक खनिज है। F2 की प्रति इकाई में कम से कम 6 मात्रक विटामिन A और 3 मात्रक खनिज हैं। इसको एक रैखिक प्रोग्रामन समस्या के रूप में सूत्रबद्ध कीजिए। उस आहार का न्यूनतम मूल्य ज्ञात कीजिए, जिसमें इन दो भोज्यों का मिश्रण है और उसमें न्यूनतम पोषक तत्व हैं।
Answer
मान लीजिए भोज्य पदार्थ में F1 भोज्य x इकाई तथा F2 भोजय y इकाई है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार संख्या विटामिन A
(प्रति मात्रक)
खनिज
(प्रति मात्रक)
व्यगत (₹ में)
F1 x 3x 4x 4x
F2 y 6y 3y 6y
कुल x + y 3x + 6y 4x + 3y 4x + 6y

F1 भोज्य की लागत ₹4 प्रति इकाई तथा F2 भोज्य की लागत ₹6 प्रति इकाई है।
अतः उद्देश्य फलन Z = 4x + 6y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
3x + 6y $\geq$ 80 ...(ii)
4x + 3y $\geq$ 100 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 3x + 6y = 80 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{80}{3}$
y $\frac{40}{3}$ 0


(0, 0) असमिका 3x + 6y $\geq$ 80 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 6 $\times$ 0 $\geq$ 80 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 80 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अंतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित है।
अब, रेखा 4x + 3y = 100 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 25
y $\frac{100}{3}$ 0

(0, 0) असमिका 4x + 3y $\geq$ 100 में रखने पर,
4 $\times$ 0 + 3 $\times$ 0 $\geq$ 100
$\Rightarrow$ 0 $\geq$ 100 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है।
समीकरण 3x + 6y = 80 तथा 4x + 3y = 100 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(24, $\frac{4}{3}$) प्राप्त होता है।
स्पष्ट है कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A$\left(\frac{80}{3}, 0\right)$, B$\left(24, \frac{4}{3}\right)$ तथा C$\left(0, \frac{100}{3}\right)$ हैं। इन बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 4x + 6y
A$\left(\frac{80}{3}, 0\right)$ $\frac{320}{3}$ = 106.67
B$\left(24, \frac{4}{3}\right)$ 104 $\rightarrow$ निम्नतम
C$\left(0, \frac{100}{3}\right)$ 200

चूँकि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है, अतः Z का निम्नतम मान 104 हो भी सकता है और नहीं भी हो सकता है। इसके लिए असमिका 4x + 6y < 104 या 2x + 3y $\leq$ 52 का ग्राफ खींचते हैं तथा परीक्षण करते हैं कि प्राप्त अर्द्धतल का सुसंगत क्षेत्र में कोई उभयनिष्ठ बिंदु है या नहीं है। यहाँ, कोई उभयनिष्ठ बिंदु नही है, अतः मिश्रण की निम्नतम लागत ₹ 104 है।

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Question 125 Marks
एक सौदागर दो प्रकार के निजी कंप्यूटर-एक डेस्कटॉप नमूना और दूसरा पोर्टेबल नमूना, जिनकी कीमतें क्रमशः ₹25,000 और ₹40,000 होगी, बेचने की योजना बनाता है। वह अनुमान लगाता है कि कंप्यूटरों की कुल मासिक माँग 250 नगों से अधिक नहीं होगी। प्रत्येक प्रकार के कंप्यूटरों के नगों की संख्या ज्ञात कीजिए जिसे सौदागार अधिकतम लाभ प्राप्त करने के लिए संग्रह करें यदि उसके पास निवेश के लिए ₹70 लाख से अधिक नहीं है और यदि डेस्कटॉप नमूने पर उसका लाभ ₹4500 और पोर्टेबल नमूने पर ₹5000 लाभ हो।
Answer
मान लीजिए सौदागर x डेस्कटॉप कंप्यूटर तथा y पोर्टेबल कंप्यूटर उत्पादित करता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार संख्या निवेश (₹ में) लाभ (₹ में) प्रत्येक कम्प्यूटर का
क्रय मूल्य (₹ में)
डेस्कटॉप x 25000x 4500x 25000x
पोर्टेबल y 40000y 5000y 40000y
कुल x + y 25000x + 40000y 4500x + 5000y  

डेस्कटॉप नमूने की कीमत ₹25000 तथा पोर्टेबल नमूने की कीमत ₹40000 है, जबकि सौदागर अधिकतम ₹70 लाख निवेश कर सकता है।
$\therefore$ 25000x + 40000y $\leq$ 7000000
अतः उद्देश्य फलन Z = 4500x + 5000y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + y $\leq$ 250 ...(ii)
25000x + 40000y $\leq$ 7000000 $\Leftrightarrow$ 5x + 8y $\leq$ 1400 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0
सबसे पहले रेखा 5x + 8y = 1400 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 280
y 175 0


(0, 0) असमिका 5x + 8y $\leq$ 1400 में रखने पर,
5 $\times$ 0 + 8 $\times$ 0 $\leq$ 1400 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 1400 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
अब, रेखा x + y = 250 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 250
y 250 0

(0, 0) असमिका x + y $\leq$ 250 में रखने पर, 0 + 0 $\leq$ 250 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 250 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
समीकरण x + y = 250 तथा 5x + 8y = 1400 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(200, 50) प्राप्त होता है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(250, 0), B(200, 50) तथा C(0, 175) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 4500x + 5000y
A(250, 0) 1125000
B(200, 50) 1150000 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 175) 875000

Z का अधिकतम मान बिंदु B(200, 50) पर 1150000 प्राप्त होता है। अतः Z का अधिकतम मान 1150000 प्राप्त करने के लिए 200 डेस्कटॉप कंप्यूटर तथा 50 पोर्टेबल कंप्यूटर उत्पादित करने चाहिए।

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Question 135 Marks
एक कंपनी प्लाईवुड के अनूठे स्मृति चिह्न का निर्माण करती है। A प्रकार के प्रति स्मृति चिह्न के निर्माण में 5 मिनट काटने और 10 मिनट जोड़ने में लगते हैं। B प्रकार के प्रति स्मृति चिह्न के लिए 8 मिनट काटने और 8 मिनट जोड़ने में लगते हैं। दिया गया है कि काटने के लिए कुल समय 3 घंटे 20 मिनट तथा जोड़ने के लिए 4 घंटे उपलब्ध हैं। प्रत्येक A प्रकार के स्मृति चिन्न पर ₹5 और प्रत्येक B प्रकार के स्मृति चिन्न पर ₹6 का लाभ होना है। ज्ञात कीजिए कि लाभ के अधिकतमीकरण के लिए प्रत्येक प्रकार के कितने-कितने स्मृति चिह्नों का कंपनी द्वारा निर्माण होना चाहिए?
Answer
मान लीजिए कंपनी A प्रकार के स्मृति चिह्न x तथा B प्रकार के स्मृति चिह्न y उत्पादित करती है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार संख्या काटने की मशीन का समय (मिनट में) जोड़ने में समय
(मिनट में)
लाभ (₹ में)
A x 5x 10x 5x
B y 8y 8y 6y
कुल x + y 5x + 8y 10x + 8y 5x + 6y
उपलब्धता   3 $\times$ 60 + 20 = 200 4 $\times$ 60 = 240   

A प्रकार के स्मृति चिह्न पर ₹5 तथा B प्रकार के स्मृति चिह्न पर ₹6 का लाभ प्राप्त होता है।
$\therefore$ हमको उद्देश्य फलन Z = 5x + 6y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
5x + 8y $\leq$ 200 ...(ii)
10x + 8y $\leq$ 240 $\Leftrightarrow$ 5x + 4y $\leq$ 120 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सबसे पहले रेखा 5x + 8y = 200 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 40
y 25 0

 
(0, 0) असमिका 5x + 8y $\leq$ 200 में रखने पर,
5 $\times$ 0 + 8 $\times$ 0 $\leq$ 200 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 200 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
अब, रेखा 5x + 4y = 120 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 24
y 30 0

(0, 0) असमिका 5x + 4y $\leq$ 120 में रखने पर,
5 $\times$ 0 + 4 $\times$ 0 $\leq$ 120 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 120 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
समीकरण 5x + 8y = 200 तथा 5x + 4y = 120, को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(8, 20) प्राप्त होता है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(24, 0), B(8, 20) तथा C(0, 25) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 5x + 6y
O(0, 0) 0
A(24, 0) 120
B(8, 20) 160 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 25) 150

Z का अधिकतम गान बिंदु B(8, 20) पर ₹160 प्राप्त होता है। अतः अधिकतम लाभ ₹160 प्राप्त करने के लिए A प्रकार के स्मृति चिह्न तथा B प्रकार के 20 स्मृति चिह्न उत्पादित करने चाहिए।

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Question 145 Marks
एक कुटीर उद्योग निर्माता पैडेस्टल लैंप और लकड़ी के शेड बनाता है। प्रत्येक के निर्माण में एक रगड़ने/काटने और एक स्प्रेयर की आवश्यकता पड़ती है। एक लैंप के निर्माण में 2 घंटे रगड़ने/काटने और 3 घंटे स्प्रेयर की आवश्यकता होती है, जबकि एक शेड के निर्माण में 1 घंटा रगडने/काटने और 2 घंटे स्प्रेयर की आवश्यकता होती है। स्प्रेयर की मशीन प्रतिदिन अधिकतम 20 घंटे और रगड़ने/काटने की मशीन प्रतिदिन अधिकतम 12 घंटे के लिए उपलब्ध है। एक लैंप की बिक्री पर ₹5 और एक शेड की बिक्री पर ₹3 का लाभ होता है। यह मानते हुए कि सभी निर्मित लैंप और शेड बिक जाते है, तो बताइए वह निर्माण की प्रतिदिन कैसी योजना बनाए कि लाभ अधिकतम हो?
Answer
मान लीजिए एक निर्माणकर्ता प्रत्येक दिन x पैडेस्टल लैंप तथा y लकड़ी के शेड बनाता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार संख्या रगड़ने/काटने की मशीन
का समय (घंटे में)
स्प्रेयर का समय
(घंटे में)
लाभ (₹ में)
A x 2x 3x 5x
B y y 2y 3y
कुल x + y 2x + y 3x + 2y 5x + 3y
उपलब्धता   12 20  

लैंप पर ₹5 तथा शेड पर ₹3 का लाभ प्राप्त होता है।
अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 5x + 3y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
2x + y $\leq$ 12 ...(ii)
3x + 2y $\leq$ 20 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सबसे पहले रेखा 2x + y = 12 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 6
y 12 0

 
(0, 0) असमिका 2x + y $\leq$ 12 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 12
$\Rightarrow$ 0 $\leq$ 12 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
अब, रेखा 3x + 2y = 20 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{20}{3}$ = 6.6
y 10 0

(0, 0) असमिका 3x + 2y $\leq$ 20 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 20 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 20 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
समीकरण 2x + y = 12 तथा 3x + 2y = 20 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(4, 4) प्राप्त होता है। अतः सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(6, 0), B(4, 4) तथा C(0, 10) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 5x + 3y
O(0, 0) 0
A(6, 0) 30
B(4, 4) 32 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 10) 30

Z का बिंदु B(4, 4) पर अधिकतम मान ₹32 है। अतः अधिकतम लाभ कमाने के लिए निर्माणकर्ता को 4 पैडेस्टल लैंप तथा 4 लकडी के शेड उत्पादित करने चाहिए।

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Question 155 Marks
एक कारखाने में दो प्रकार के पेंच A और B बनते हैं। प्रत्येक के निर्माण में दो मशीनों के प्रयोग की आवश्यकता होती है, जिसमें एक स्वचालित और दूसरी हस्तचालित है। एक पैकेट पेंच A के निर्माण में 4 मिनट स्वचालित और 6 मिनट हस्तचालित मशीन, तथा एक पैकेट पेंच B के निर्माण में 6 मिनट स्वचालित और 3 मिनट हस्तचालित मशीन का कार्य होता है। प्रत्येक मशीन किसी भी दिन के लिए अधिकतम 4 घंटे काम के लिए उपलब्ध है। निर्माता पेंच A के प्रत्येक पैकेट पर ₹7 और पेंच B के प्रत्येक पैकेट पर ₹10 का लाभ कमाता है। यह मानते हुए कि कारखाने में निर्मित सभी पेंचों के पैकेट बिक जाते हैं, ज्ञात कीजिए कि प्रतिदिन कितने पैकेट विभिन्न पेंचों के बनाए जाएँ जिससे लाभ अधिकतम हो तथा अधिकतम लाभ ज्ञात कीजिए।
Answer
मान लीजिए निर्माणकर्ता पेंच A के x पैकेट तथा पेंच B के y पैकेट बनाता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

पेंच के प्रकार पैकेट की संख्या स्वचालित मशीन पर
समय (मिनट में)
हस्तचालित मशीन प
समय (मिनट में)
लाभ (₹ में)
A x 4x 6x 7x
B y 6y 3y 10y
कुल x + y 4x + 6y 6x + 3y 7x + 10y
उपलब्धता   4 $\times$ 60 = 240 4 $\times$ 60 = 240  

पेंच A के एक पैकेट पर ₹7 तथा पेंच B के एक पैकेट पर ₹10 का लाभ होता है।
हमको उद्देश्य फलन Z = 7x + 10y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
4x + 6y $\leq$ 240 $\Leftrightarrow$ 2x + 3y $\leq$ 120 ...(ii)
6x + 3y $\leq$ 240 $\Leftrightarrow$ 2x + y $\Leftrightarrow$ 80 ...(iii)
तथा x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 2x + 3y = 120 का ग्राफ खींचते है।

x 0 60
y 40 0


(0, 0) असमिका 2x + 3y $\leq$ 120 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 3 $\times$ 0 $\leq$ 120
$\Rightarrow$ 0 $\leq$ 120 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
अब, रेखा 2x + y = 80 का ग्राफ खींचते हैं।

x 40 0
y 0 80

 (0, 0) असमिका 2x + y $\leq$ 80 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 80 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 80 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
समीकरण 2x + 3y = 120 तथा 2x + y = 80, को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(30, 20) प्राप्त होता है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(40, 0), B(30, 20) तथा C(0, 40) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 7x + 10y
O(0, 0) 0
A(40, 0) 280
B(30, 20) 410 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 40) 400

अतः बिंदु B(30, 20) पर 2 का अधिकतम मान ₹410 है। अतः अधिकतम लाभ ₹410 प्राप्त करने के लिए कारखाना पेंच A के 30 पैकेट तथा पेंच B के 20 पैकेट उत्पादित करेगा।

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Question 165 Marks
एक निर्माणकर्ता नट और बोल्ट का निर्माण करता है। एक पैकेट नटों के निर्माण में मशीन A पर एक घंटा और मशीन B पर 3 घंटे काम करना पड़ता है, जबकि एक पैकेट बोल्ट के निर्माण में 3 घंटे मशीन A पर और 1 घंटा मशीन B पर काम करना पड़ता है। वह नटों से ₹17.50 प्रति पैकेट और बोल्टों पर ₹7.00 प्रति पैकेट लाभ कमाता है। यदि प्रतिदिन मशीनों का अधिकतम उपयोग 12 घंटे किया जाए तो प्रत्येक (नट और बोल्ट) के कितने पैकेट उत्पादित किए जाएँ ताकि अधिकतम लाभ कमाया जा सके।
Answer
मान लीजिए निर्माणकर्ता x नट तथा y बोल्ट का निर्माण करता है, तो निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार पैकेट की संख्या मशीन A (घंटे में) मशीन B (घंटे में) लाभ (₹ में)
नट x 1x 3x 17.50x
बोल्ट y 3y 1y 7y
कुल x + y x + 3y 3x + y 17.50x + 7y
उपलब्धता   12 12  

$\therefore$ कुल लागत, Z = 17.5x + 7y अर्थात् हमको उद्देश्य फलन
Z = 17.5x + 7y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 3y $\leq$ 12 ...(ii)
3x + y $\leq$ 12 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा x + 3y = 12 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 12
y 4 0


(0, 0) असमिका x + 3y $\leq$ 12 में रखने पर,
0 + 3 $\times$ 0 $\leq$ 12 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 12 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में है। अब, रेखा 3x + y = 12 का ग्राफ खींचते हैं।

x 4 0
y 0 12

(0, 0) असमिका 3x + y $\leq$ 12 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 12 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 12 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
समीकरण x + 3y = 12 तथा 3x + y = 12 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(3, 3) प्राप्त होता है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है। इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(4, 0), B(3, 3) तथा C(0, 4) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 17.5x + 7y
O(0, 0) 0
A(4, 0) 70 $\rightarrow$ अधिकतम
B(3, 3) 73.50 
C(0, 4) 28

Z का बिंदु (3, 3) पर अधिकतम मान ₹73.50 है, अतः अधिकतम लाभ ₹73.50 प्राप्त करने के लिए प्रत्येक दिन 3 पैकेट नट तथा 3 पैकेट बोल्ट उत्पाटित किए जाने चाहिए। 

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Question 175 Marks
एक कारखाने में टेनिस के रैकेट तथा क्रिकेट के बल्ले बनते हैं। एक टेनिस रैकेट बनाने के लिए 1.5 घंटा यांत्रिक समय तथा 3 घंटे शिल्पकार का समय लगता है। एक क्रिकेट बल्ले को तैयार करने में 3 घंटे यांत्रिक समय तथा 1 घंटा शिल्पकार का समय लगता है। एक दिन में कारखाने में विभिन्न यंत्रों पर उपलब्ध यांत्रिक समय के 42 घंटे और शिल्पकार समय के 24 घंटे से अधिक नहीं हैं।
  1. रैकेटों और बल्लों को कितनी संख्या में बनाया जाए ताकि कारखाना पूरी क्षमता से कार्य करे?
  2. यदि रैकेट और बल्ले पर लाभ क्रमशः 20 तथा 10 हों तो कारखाने का अधिकतम लाभ ज्ञात कीजिए यदि कारखाना पूरी क्षमता से कार्य करे।
Answer
मान लीजिए एक दिन में टेनिस के रैकेट तथा क्रिकेट के बल्ले क्रमशः x तथा y बनते हैं, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार संख्या यांत्रिक समय (घंटे में) शिल्पकार समय (घंटे में) लाभ (₹ में)
टेनिस के रैकेट x 1.5x 3x 20x
क्रिकेट के बल्ले y 3y 1y 10y
कुल  x + y 1.5x + 3y 3x + y 20x + 10y
उपलब्धता    42 24  

42 घंटे से अधिक यांत्रिक समय उपलब्ध नहीं है।
$\therefore$ 1.5x + 3y $\leq$ 42
24 घंटे से अधिक शिल्पकार का समय उपलब्ध नहीं है
$\therefore$ 3x + y $\leq$ 24
रैकेट पर लाभ ₹20 तथा बल्ले पर ₹10 है।
अतः हमको उद्देश्य फलन Z = 20x + 10y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
1.5x + 3y $\leq$ 42 ...(ii)
3x + y $\leq$ 24 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 1.5x + 3y = 42 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 28
y 14 0


(0, 0) असमिका 1.5x + 3y $\leq$ 42 में रखने पर,
1.5 $\times$ 0 + 3 $\times$ 0 $\leq$ 42 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 42 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
अब, रेखा 3x + y = 24 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 8
y 24 0

(0, 0) असमिका 3x + y $\leq$ 24 में रखने पर, 3 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 24 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 24 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
समीकरण 1.5x + 3y = 42 तथा 3x + y = 24 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(4, 12) प्राप्त होता है। अतः सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार-सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(8, 0), B(4, 12) तथा C(0, 14) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 20x + 10y
O(0, 0) 0
A(8, 0) 160
B(4, 12) 200 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 14) 140

अतः अधिकतम लाभ, जबकि कारखाना पूरी क्षमता से कार्य करें, ₹200 है।

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Question 185 Marks
एक प्रकार के केक को 200 ग्राम आटा तथा 25 ग्राम वसा (fat) की आवश्यकता होती है तथा दूसरी प्रकार के केक के लिए 100 ग्राम आटा तथा 50 ग्राम वसा की आवश्यकता होती है। केकों की अधिकतम संख्या बताओ जो 5 किलो आटे तथा 1 किलो वसा से बन सकते हैं, यह मान लिया गया है कि केकों को बनाने के लिए अन्य पदार्थों की कमी नहीं रहेगी।
Answer
मान लीजिए एक प्रकार के केकों की संख्या x है, जबकि दूसरे प्रकार के केकों की संख्या y है।

प्रकार केकों की संख्या आवश्यक आटा
(ग्राम में)
आवश्यक वसा
(ग्राम में)
I x 200x 25x
II y 100y 50y
कुल  x + y 200x + 100y 25x + 50y
आवश्यकता    5000 1000

हमको उद्देश्य फलन Z = x + y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
200x + 100y $\leq$ 5000 $\Leftrightarrow$ 2x + y $\leq$ 50 ...(ii)
25x + 50y $\leq$ 1000
$\Leftrightarrow$ x + 2y $\leq$ 40 ...(iii)
तथा x, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 2x + y = 50 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 25
y 50 0

(0, 0) असमिका 2x + y $\leq$ 50 में रखने पर, 2 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 50 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 50 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
अब, रेखा x + 2y = 40 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 40
y 20 0


(0, 0) असमिका x + 2y $\leq$ 40 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 40 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 40 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
समीकरण 2x + y = 50
तथा x + 2y = 40 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(20, 10) प्राप्त होता है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(25, 0), B(20, 10) तथा C(0, 20) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = x + y
O(0, 0) 0
A(25, 0) 25
B(20, 10) 30 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 20) 20

 कुल केकों की संख्या 30 है, जहाँ 20 एक प्रकार के तथा 10 दूसरे प्रकार के केक हैं।

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Question 195 Marks
दो प्रकार के उर्वरक F1 और F2 है। F1 में 10% नाइट्रोजन और 6% फास्फोरिक अम्ल है। तथा F2 में 5% नाइट्रोजन तथा 10% फास्फोरिक अम्ल है। मिट्टी की स्थितिओं का परीक्षण करने के पश्चात् एक किसान पाता है कि उसे अपनी फसल के लिए 14 kg नाइट्रोजन और 14 kg फास्फोरिक अम्ल की आवश्यकता है। यदि F1 की कीमत ₹6/kg और F2 की कीमत ₹5/kg है, प्रत्येक प्रकार का कितना उर्वरक उपयोग के लिए चाहिए ताकि न्यूनतम मूल्य पर वांछित पोषक तत्व मिल सके। न्यूनतम लागत क्या है।
Answer
मान लीजिए किसान उर्वरक F1 का x किग्रा तथा F2 की y किग्रा मात्रा मिलाता है, तब निम्न तालिका प्राप्त होती है।

प्रकार मात्रा
(किग्रा में)
नाइट्रोजन फास्फोरिक
अम्ल
लागत (₹ में)
F1 x $\frac{10}{100} x=\frac{1}{10} x$ $\frac{6}{100}$x 6x
F2 y $\frac{5}{100} y=\frac{1}{20} y$ $\frac{10}{100}$y 5y
कुल  x + y $\frac{x}{10}+\frac{y}{20}$ $\frac{6 x}{100}+\frac{10 y}{100}$ 6x + 5y
आवश्यकता (किग्रा में)   14 14  

उर्वरक की कुल लागत, Z = 6x + 5y
अतः उद्देश्य फलन Z = 6x + 5y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
$\frac{x}{10}+\frac{y}{20} \geq 14 \Leftrightarrow$ 2x + y $\geq$ 280 ...(ii)
तथा $\frac{6 x}{100}+\frac{10 y}{100} \geq14\Leftrightarrow$ 3x + 5y $\geq$ 700 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 2x + y = 280 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 140
y 280 0

(0, 0) असमिका 2x + y $\geq$ 280 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 0 $\geq$ 280 $\Rightarrow$ 0 $​​\geq$ 280 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की विपरीत ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0 है, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में होगा।
अब, रेखा 3x + 5y = 700 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{700}{3}$
y 140 0

(0, 0) असमिका 3x + 5y $\geq$ 700 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 5 $\times$ 0 $\geq$ 700 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 700 (जोकि असत्य है) 
अतः अर्द्धतव मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
समीकरण 2x + y = 280 तथा 3x + 5y = 700 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु B(100, 80) प्राप्त होता है।
स्पष्ट है कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।

इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A$\left(\frac{700}{3}, 0\right)$, B(100, 80) तथा C(0, 280) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 6x + 5y
A$\left(\frac{700}{3}, 0\right)$ 1400
B(100, 80) 1000 $\rightarrow$ निम्नतम
C(0, 280) 1400

चूँकि सुसंगत क्षेत्र आपरिबद्ध है, अतः Z का निम्नतम मान 100 हो भी सकता है तथा नहीं भी हो सकता है। इसके लिए असमिका 6x + 5y < 1000 का ग्राफ खींचते हैं और परीक्षण करते हैं कि प्राप्त अर्द्धतल का कोई बिंदु सुसंगत क्षेत्र में उभयनिष्ठ है या नहीं हैं यहाँ, कोई बिंदु उभयनिष्ठ नहीं है, अतः निम्नतम लागत ₹1000 प्राप्त करने के लिए उर्वरक F1 के 100 किग्रा तथा F2 के 80 किग्रा मात्रा प्रयोग करनी चाहिए।

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Question 205 Marks
रेशमा दो प्रकार के भोज्य P और Q को इस प्रकार मिलाना चाहती है कि मिश्रण में विटामिन अवयवों में 8 मात्रक विटामिन A तथा 11 मात्रक विटामिन B हों। भोज्य P की लागत ₹60/kg और भोज्य Q की लागत ₹80/kg है। भोज्य P में 3 मात्रक/kg विटामिन A और 5 मात्रक/kg विटामिन B है जबकि भोज्य Q में 4 मात्रक/kg विटामिन A और 2 मात्रक/kg विटामिन है। मिश्रण की न्यूनतम लागत ज्ञात कीजिए।
Answer
मान लीजिए रेशमा भोज्य P का x किग्रा तथा भोज्य Q का y किग्रा मिलाती है।

भोज्य मात्रा  विटामिन A विटामिन B लागत (₹ प्रति/किग्रा में)  
P x किग्रा 3x 5x 60x
Q 7 किग्रा 4y 2y 80y
कुल    3x + 4y 5x + 2y 60x + 80y
आवश्यकता    कम-से-कम 8   कम-से-कम 11  

मिश्रण में कम-से-कम 8 मात्रक विटामिन A तथा 11 मात्रक विटामिन B होगा। अतः खरीदे गए भोज्य की कुल लागत Z = 60x + 80y है।
दी गई रैखिक प्रक्रमन का गणितीय रूप निम्न है।
हमको उद्देश्य फलन Z = 60x + 80y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
3x + 4y $\geq$ 8 ...(ii)
5x + 2y $\geq$ 11 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 3x + 4y = 8 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{8}{3}$
y 2 0

(0, 0) असमिका 3x + 4y $\geq$ 8 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 4 $\times$ 0 $\geq$ 8
$\Rightarrow$ 0 $\geq$ 8 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर स्थित है।
अब, रेखा 5x + 2y = 11 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 $\frac{11}{3}$
y $\frac{11}{2}$ 0

  
(0, 0) असमिका 5x + 2y $\geq$ 11 में रखने पर,
5 $\times$ 0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 11 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 11 (जो कि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर स्थित होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः स्पष्ट है कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।
समीकरण 3x + 4y = 8 तथा 5x + 2y = 11 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिन्दु B$\left(2, \frac{1}{2}\right)$ प्राप्त होता है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A$\left(\frac{8}{3}, 0\right),$ B$\left(2, \frac{1}{2}\right)$ तथा C$\left(0, \frac{11}{2}\right)$ है। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 60x + 80y
A$\left(\frac{8}{3}, 0\right)$ 160 $\rightarrow$ निम्नतम
B$\left(2, \frac{1}{2}\right)$ 160 $\rightarrow$ निम्नतम
C$\left(0, \frac{11}{2}\right)$ 440

चूँकि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है, अतः Z का निम्नतम मान 160 हो भी सकता है और नहीं भी हो सकता है। इसके लिए हम असमिका 60x + 80y < 160 या 3x + 4y < 8 का ग्राफ खींचते हैं तथा यह परीक्षण करते हैं कि इससे प्राप्त अर्द्धतल का सुसंगत क्षेत्र में कोई उभयनिष्ठ बिंदु है या नहीं हैं, जोकि यहाँ नही है। अतः मिश्रण की निम्नतम लागत ₹ 160 है जोकि बिंदुओं A$\left(\frac{8}{3}, 0\right)$ तथा B$\left(2, \frac{1}{2}\right)$ को जोंड़ने वाली रेखा के प्रत्येक बिंदु पर प्राप्त होती है।

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Question 215 Marks
दिखाइए कि Z का न्यूनतम मान दो बिंदुओं से अधिक बिंदुओं पर घटित होता है।
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = -x + 2y का अधिकतमीकरण कीजिए:
x $\geq$ 3, x + y $\geq$ 5, x + 2y $\geq$ 6, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन Z = -x + 2y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x $\geq$ 3 ...(ii)
x + y $\geq$ 5 ...(iii)
x + 2y $\geq$ 6 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा x + y = 5 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 5
y 5 0

 
(0, 0) असमिका x + y $\geq$ 5 में रखने पर,
0 + 0 $\geq$ 5 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 5 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा x + 2y = 6 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 6
y 3 0

(0, 0) असमिका x + 2y $\geq$ 6 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 6
$\Rightarrow$ 0 $\geq$ 6 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, समीकरण -x + 2y = 1 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 -1
y $\frac{1}{2}$ 0

(0, 0) असमिका -x + 2y > 1 में रखने पर,
-0 + 2 $\times$ 0 > 1 $\Rightarrow$ 0 > 1 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
चूँकि x $\geq$ 3, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित है।
रेखा x = 3 तथा -x + 2y = 1 पर प्रतिच्छेद बिंदु C(3, 2) तथा रेखा x + 2y = 6 तथा x + y = 5 पर प्रतिच्छेद बिंदु B(4, 1) है। स्पष्ट है कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(6, 0), B(4, 1) तथा C(3, 2) हैं तथा इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = -x + 2y
A(6, 0) -6
B(4, 1) -2
C(3, 2) 1 $\leftarrow$ अधिकतम

चूँकि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है, अतः Z का अधिकतम मान 1 हो भी सकता है और नहीं भी हो सकता है इसके लिए असमिका -x + 2y $\geq$ 1 का ग्राफ खींचते हैं तथा यह परीक्षण करते हैं कि इससे प्राप्त अर्द्धतल तथा सुसंगत क्षेत्र में कोई उभयनिष्ठ बिंदु है या नही है। यहाँ, प्राप्त अर्द्धतल तथा सुसंगत क्षेत्र में एक उभयनिष्ठ बिंदु है, अतः Z = 1 अधिकतम मान नहीं है। अतः Z का कोई अधिकतम मान नहीं है।

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Question 225 Marks
दिखाइए कि Z का न्यूनतम मान दो बिंदुओं से अधिक बिंदुओं पर घटित होता है।
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = x + 2y का न्यूनतमीकरण तथा अधिकतमीकरण कीजिए:
x + 2y $\geq$ 100, 2x - y $\leq$ 0, 2x + y $\leq$ 200; x, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = x + 2y ...(i)
का निम्नतम तथा उच्चतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 2y $\geq$ 100 ...(ii)
2x - y $\leq$ 0 ...(iii)
2x + y $\leq$ 200 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा x + 2y = 100 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 100
y 50 0

(0, 0) असमिका x + 2y $\geq$ 100 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 100
$\Rightarrow$ 0 $\geq$ 100 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है।
अब, रेखा 2x - y = 0 का ग्राफ खींचते हैं। 

x 0 10
y 0 20

(5, 0) असमिका 2x - y $\leq$ 0 में रखने पर,
2 $\times$ 5 - 0 $\leq$ 0 $\Rightarrow$ 10 $\Rightarrow$ 0 (जोकि असत्य है)

अतः अर्द्धतल Y-अक्ष की ओर है।
अब, रेखा 2x + y = 200 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 100
y 200 0

(0, 0) असमिका 2 x + y $\leq$ 200 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 200 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 200 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित है। समीकरण 2x - y = 0 तथा x + 2y = 100 हल करने पर प्रतिच्छेद बिन्दु B(20, 40) तथा समीकरण 2x - y = 0 तथा 2x + y = 200 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिन्दु C(50, 100) होता होता है।
अतः सुसंगत क्षेत्र ABCDA है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(0, 50), B(20, 40), C(50, 100) तथा D(0, 200) हैं। इन शीर्ष बिंन्दुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = x + 2y
A(0, 50) 100 $\rightarrow$ निम्नतम
B(20, 40) 100 $\rightarrow$ निम्नतम
C(50, 100) 250
D(0, 200) 400 $\rightarrow$ अधिकतम

Z का अधिकतम मान 400 है जोकि D(0, 200) पर प्राप्त होता है तथा Z का निम्नतम मान 100 है जोकि बिंदुओं A(0, 50) तथा B(20, 40) को जोड़ने वाली रेखा के प्रत्येक बिंदु पर प्राप्त होता है।

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Question 235 Marks
दिखाइए कि Z का न्यूनतम मान दो बिंदुओं से अधिक बिंदुओं पर घटित होता है।
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = 5x + 10y का न्यूनतमीकरण तथा अधिकतमीकरण कीजिए:
x + 2y $\leq$ 120, x + y $\geq$ 60, x - 2y $\geq$ 0, x $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = 5x + 10y ...(i)
का मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 2y $\leq$ 120 ...(ii)
x + y $\geq$ 60 ...(iii)
x - 2y $\geq$ 0 ...(iv)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(v)
सर्वप्रथम, रेखा x + 2y = 120 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 120
y 60 0

 
(0, 0) असमिका x + 2y $\leq$ 120 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 120 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 120 (जोकि सत्य है)
अब, रेखा x + y = 60 का ग्राफ खींचते हैं। 

x 0 60
y 60 0

 (0, 0) असमिका x + y $\geq$ 60 में रखने पर,
0 + 0 $\geq$ 60 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 60 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है।
अब, रेखा x - 2y = 0 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 10
y 0 5

(5, 0) असमिका x - 2y $\geq$ 0 में रखने पर,
5 - 2 $\times$ 0 $\geq$ 0 $\Rightarrow$ 5 $\geq$ 0 (जोकि सत्य है)
जोकि X-अक्ष के ऊपर है। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र ABCDA है।
समीकरण x - 2y = 0 तथा x +y = 60 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु D(40, 20) तथा
समीकरण x - 2y = 0 तथा x + 2y = 120 को हल करने पर प्रतिच्छेद बिंदु C(60, 30) प्राप्त होता है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(60, 0), B(120, 0), C(60, 30) तथा D(40, 20) हैं। इन बिंदुओं पर Z का मान निम्न हैं।

शीर्ष बिंदु Z = 5x + 10y
A(60, 0) 300 $\rightarrow$ निम्नतम
B(120, 0) 600 $\rightarrow$ अधिकतम
C(60, 30) 600 $\rightarrow$ अधिकतम
D(40, 20) 400

Z का निम्नतम मान 300 है जोकि बिंदु (60, 0) पर प्राप्त होता है। तथा Z का अधिकतम मान 600 है जोकि बिंदु (120, 0) तथा (60, 30) को जोड़ने वाली रेखा के प्रत्येक बिंदु पर प्राप्त होता है।

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Question 245 Marks
ग्राफ़ीय विधि से रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = x + 2y का न्यूनतमीकरण कीजिए:
2x + y $\geq$ 3, x + 2y $\geq$ 6, x, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = x + 2y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
2x + y $\geq$ 3 ...(ii)
x + 2y $\geq$ 6 ...(iii)
x, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 2x + y = 3 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 3
y 3 0

 
(0, 0) असमिका 2x + y $\geq$ 3 में रखने पर,
2 $\times$ 0 + 0 $\geq$ 3
$\Rightarrow$ 0 $\geq$ 3 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है।
चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित है।
अब, रेखा x + 2y = 6 का ग्राफ खींचते है।

x 0 6
y 3 0

(0, 0) असमिका x + 2y $\geq$ 6 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\geq$ 6 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 6 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है।
अब रेखा x + 2y = 6 तथा 2x + y = 3 का प्रतिच्छेद बिंदु B(0, 3) है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु A(6, 0) तथा B(0, 3) है। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = x + 2y
A(6, 0) 6
B(0, 3) 6

यहाँ, बिंदु A तथा B पर Z का मान समान है। यदि रेखा x + 2y = 6 पर बिंदु (2, 2) रखे, तो Z = 6 प्राप्त होता है, अतः Z का निम्नतम मान दो या दो से अधिक बिंदुओं पर प्राप्त होता है। अतः Z का निम्नतम मान रेखा x + 2y = 6 के प्रत्येक बिंदु पर प्राप्त होता है।

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Question 255 Marks
ग्राफ़ीय विधि से रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = 3x + 2y का न्यूनतमीकरण कीजिए:
x + 2y $\leq$ 10, 3x + y $\leq$ 15, x, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = 3x + 2y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 2y $\leq$ 10 ...(ii)
3x + y $\leq$ 15 ...(iii)
x, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा x + 2y = 10 का ग्राफ खींचतें हैं।

x 0 10
y 5 0


(0, 0) असमिका x + 2y $\leq$ 10 में रखने पर,
0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 10 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 10 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
चूँकि x, y $\geq$ 0,
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में हैं।
अब, रेखा 3x + y = 15 का ग्राफ खींचते है।

x 0 5
y 15 0

(0, 0) असमिका 3x + y $\leq$ 15 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 0 $\leq$ 15 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 15 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है
समीकरण x + 2y = 10 तथा 3x + y = 15 को हल करने पर, x = 4 तथा y = 3 प्राप्त होते हैं।
$\therefore$ प्रतिच्छेद बिंदु B(4, 3) है।
$\therefore$ सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(5, 0), B(4, 3) तथा C(0, 5) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 3x + 2y
O(0, 0) 0
A(5, 0) 15
B(4, 3) 18 $\rightarrow$ अधिकतम
C(0, 2) 10

अतः Z का अधिकतम मान 7 है जोकि बिंदु B(4, 3) पर है।

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Question 265 Marks
ग्राफ़ीय विधि से निम्न रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = 3x + 5y का न्यूनतमीकरण कीजिए:
x + 3y $\geq$ 3, x + y $\geq$ 2, x, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = 3x + 5y ...(i)
का निम्नतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + 3y $\geq$ 3 ...(ii)
x + y $\geq$ 2 ...(iii)
x, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा x + 3y = 3 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 3
y 1 0

(0, 0) असमिका x + 3y $\geq$ 0, में रखने पर,
0 + 3 $\times$ 0 $\geq$ 3 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 3 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है। चूँकि बिंदु x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
अब, रेखा x + y = 2 का ग्राफ खींचते हैं।  

x 0 2
y 2 0


(0, 0) असमिका x + y $\geq$ 2, में रखने पर,
0 + 0 $\geq$ 2 $\Rightarrow$ 0 $\geq$ 2 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर है। स्पष्ट है कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।
समीकरण x + y = 2 तथा x + 3y = 3 को हल करने पर, x = $\frac{3}{2}$ तथा y = $\frac{1}{2}$ प्राप्त होता है।
$\therefore$ प्रतिच्छेद बिंदु B$\left(\frac{3}{2}, \frac{1}{2}\right)$ है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(3, 0), B$\left(\frac{3}{2}, \frac{1}{2}\right)$ तथा C(0, 2) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 3x + 5y
O(0, 0) 0
A(3, 0) 9
B$\left(\frac{3}{2}, \frac{1}{2}\right)$ 7 $\rightarrow$ निम्नतम
C(0, 2) 10

चूँकि सुसंगत क्षेत्र अपरिबंद्ध है। अतः Z का निम्नतम मान 7 हो भी सकता है और नहीं भी हो सकता है। असमिका 3x + 5y < 7 का ग्राफ खींचकर देखते हैं कि प्राप्त अर्द्धतल तथा सुसंगत क्षेत्र में उभयनिष्ठ बिंदु है या नहीं।
अतः सुसंगत क्षेत्र में 3x + 5y < 7 के अर्द्धतल में कोई उभयनिष्ठ बिंदु नहीं है।
अतः Z का निम्नतम मान 7 है जोकि बिंदु $\left(\frac{3}{2}, \frac{1}{2}\right)$ पर प्राप्त होता है।

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Question 275 Marks
ग्राफ़ीय विधि से निम्न रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = 5x + 3y का अधिकतमीकरण कीजिए:
3x + 5y $\leq$ 15, 5x + 2y $\leq$ 10, x $\geq$ 0, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
z = 5x + 3y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
3x + 5y $\leq$ 15 ...(ii)
5x + 2y $\leq$ 10 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा 3x + 5y = 15 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 5
y 3 0


(0, 0) असमिका 3x + 5y $\leq$ 15 में रखने पर,
3 $\times$ 0 + 5 $\times$ 0 $\leq$ 15 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 15 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर होगा।
चूँकि x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र पथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
अब, रेखा 5x + 2y = 10 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 2
y 5 0

(0, 0) असमिका 5x + 2y $\leq$ 10 में रखने पर,
5 $\times$ 0 + 2 $\times$ 0 $\leq$ 10 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 10 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर हैं।
समीकरण 3x + 5y = 15 तथा 5x + 2y = 10 को हल करने पर,
x = $\frac{20}{19}$ तथा y = $\frac{45}{19}$ प्राप्त होता हैं।
अतः बिंदु B के निर्देशांक $\left(\frac{20}{19}, \frac{45}{19}\right)$ हैं।
अतः सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(2, 0), B$\left(\frac{20}{19}, \frac{45}{19}\right)$ तथा C(0, 3) हैं। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 5x + 3y
O(0, 0) 0
A(2, 0) 10
C(0, 3) 9
$B\left(\frac{20}{19}, \frac{45}{19}\right)$ $\frac{235}{19}$ $\rightarrow$ अधिकतम

अतः Z का अधिकतम मान $\frac{235}{19}$ है जोकि बिंदु $B\left(\frac{20}{19}, \frac{45}{19}\right)$ पर प्राप्त होता है।

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Question 285 Marks
ग्राफ़ीय विधि से निम्न रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = -3x + 4y का न्यूनतमीकरण कीजिए:
x + 2y $\leq$ 8, 3x + 2y $\leq$ 12, x $\geq$ 0, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = -3x + 4y ...(i)
का निम्न व्यतरोधों के अंतर्गत अधिकतम मान ज्ञात करना है।
x + 2y $\leq$ 8 ...(ii)
3x + 2y $\leq$ 12 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम रेखा x + 2y = 8 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 8
y 4 0


(0, 0) असमिका x + 2y $\leq$ 8 में रखने पर,
0 + 0 $\leq$ 8 $\Rightarrow $ 0 $\leq$ 8 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर स्थित है।
चूँकि, x, y $\geq$ 0
अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में है।
अब, रेखा 3x + 2y = 12 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 8
y 6 0

(0, 0) असमिका 3x + 2y $\leq$ 12 में रखने पर,
3 $\times$ 0 $\leq$ 12 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 12 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु की ओर है।
अतः सुसंगत क्षेत्र OABCO है।
समीकरण x + 2y = 8 तथा 3x + 2y = 12 को हल करने पर, x = 2 तथा y = 3 प्राप्त होता है।
$\therefore$ प्रतिच्छेद बिंदु B(2, 3) है।
इस प्रकार, सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0), A(4, 0), B(2, 3) तथा (0, 4) है। इन शीर्ष बिंदुओं पर Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = -3x + 4y
O(0, 0) 0
A(4, 0) -12 $\rightarrow$ अधिकतम
B(2, 3) 6
C(0, 4) 16

अतः Z का निम्नतम मान -12 है जोकि बिंदु A(4, 0) पर प्राप्त होता है।

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Question 295 Marks
दिखाइए कि Z का न्यूनतम मान दो बिंदुओं से अधिक बिंदुओं पर घटित होता है।
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = x + y का अधिकतमीकरण कीजिए:
x - y $\leq$ -1, -x + y $\leq$ 0, x, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन
Z = x + y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x - y $\leq$ -1 ...(ii)
-x + y $\leq$ 0 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
सर्वप्रथम, रेखा x - y = -1 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 -1
y 1 0


(0, 0) असमिका x - y $\leq$ -1 में रखने पर
0 - 0 $\leq$ -1 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ -1 (जोकि असत्य है)
अतः अर्द्धतल मूलबिंदु के विपरीत ओर होगा।
अब, रेखा -x + y = 0 का ग्राफ खींचते हैं।

x 0 1
y 0 1

(2, 0) असमिका -x + y $\leq$ 0 में रखने पर,
-2 + 0 $\leq$ 0 $\Rightarrow$ -2 $\leq$ 0 (जोकि सत्य है)
अतः अर्द्धतल x-अक्ष की ओर है। चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित होगा।
ग्राफ से स्पष्ट हैं कि दोनो रेखाओं के सुसंगत क्षेत्र में कोई भी क्षेत्र उभयनिष्ठ नहीं है। अतः इस रैखिक प्रोग्रामन समस्या का सुसंगत क्षेत्र विद्यमान नही है, अतः Z का कोई अधिकतम मान नही हैं।

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Question 305 Marks
ग्राफ़ीय विधि से निम्न रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत Z = 3x + 4y का अधिकतमीकरण कीजिए:
x + y $\leq$ 4, x $\geq$ 0, y $\geq$ 0
Answer
हमको उद्देश्य फलन Z = 3x + 4y ...(i)
का अधिकतम मान निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात करना है।
x + y $\leq$ 4 ...(ii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iii)
सबसे पहले रेखा x + y = 4 का आलेख खींचते हैं।

x 0 4
y 4 0

असमिका x + y $\leq$ 4 में (0, 0) रखने पर, 0 + 0 $\leq$ 4 $\Rightarrow$ 0 $\leq$ 4 (जो कि सत्य है)।
अतः अर्द्धसमतल मूलबिंदु की ओर स्थित होगा।
पुनः चूँकि x, y $\geq$ 0, अतः सुसंगत क्षेत्र प्रथम चतुर्थांश में स्थित है। अतः सुसंगत क्षेत्र OABO है।

सुसंगत क्षेत्र के शीर्ष बिंदु O(0, 0),  A(4, 0) तथा B(0, 4) हैं। इन बिंदुओं पर उद्देश्य फलन Z का मान निम्न है।

शीर्ष बिंदु Z = 3x + 4y
O(0, 0) 0
A(4, 0) 12
B(0, 4) 16 $\rightarrow$ अधिकतम

अतः Z का अधिकतम मान 16 है जोकि बिंदु B(0, 4) पर प्राप्त होता है।

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Question 315 Marks
(आहार समस्या) एक आहारविद् दो भोज्यों P और Q का उपयोग करते हुए एक विशेष आहार तैयार करता है। भोज्य P का प्रत्येक पैकेट (जिसमें 30 ग्राम अंतर्विष्ट है) में कैल्शियम के 12 मात्रक लौह तत्व के 4 मात्रक, कोलेस्ट्रोल के 6 मात्रक और विटामिन A के 6 मात्रक अंतर्विष्ट हैं जबकि उसी मात्र के भोज्य Q के पैकेट में कैल्शियम तत्व के 3 मात्रक, लौह तत्व के 20 मात्रक, कोलेस्ट्रोल के 4 मात्रक और विटामिन A के 3 मात्रक अंतर्विष्ट है। आहार में कम से कम 240 मात्रक कैल्शियम, लौह तत्व के कम से कम 460 मात्रक, और कोलेस्ट्रोल के अधिक से अधिक 300 मात्रक अपेक्षित हैं। प्रत्येक भोज्य के कितने पैकेटों का उपयोग किया जाए ताकि आहार में विटामिन A की मात्रा का न्यूनतम किया जा सके।
Answer
माना कि भोज्यों P और Q के पैकेटों की संख्या क्रमशः x और y है। स्पष्टतः x $\geq$ 0, y $\geq$ 0.
प्रदत्त समस्या का गणितीय सूत्रीकरण निम्न है
निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत
12x + 3y $\geq$ 240 (कैल्शियम का व्यवरोध) अर्थात् 4x + y $\geq$ 80 ...(i)
4x + 20y $\geq$ 460 (लौह तत्व का व्यवरोध) अर्थात् x + 5y $\geq$ 115 ...(ii)
6x + 4y $\leq$ 300 (कोलेस्ट्रोल का व्यवरोध) अर्थात् 3x + 2y $\leq$ 150 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0; x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
Z = 6x + 3y (विटामिन A) का न्यूनतमीकरण कीजिए।
असमीकरणों (i) से (iv) तक का आलेखन व्यवरोधों (i) से (iv) तक के अंतर्गत आकृति में दर्शाया गया है। उसमें सुनिश्चित सुंसगत क्षेत्र (छायांकित) पर ध्यान दीजिए जो परिबद्ध है।

कोनीय बिंदुओं L, M और N के निर्देशांक क्रमशः (2, 72), (15, 20) और (40, 15) हैं। इन बिंदुओं पर Z का मान निम्नलिखित सारणी में दिया गया है।

कोनीय बिंदु (शीर्ष) Z = 6x + 3y
(2, 72) 228
(15, 20) 150 $\leftarrow$ न्यूनतम
(40, 15) 285

सारणी से, हम Z का मान बिंदु (15, 20) पर न्यूनतम पाते हैं। अतः समस्या में प्रदत्त व्यवरोधों के आधीन विटामिन A का मान न्यूनतम तब होगा जबकि भोज्य P के 15 पैकेट और भोज्य Q के 20 पैकेट का उपयोग विशेष आहार के प्रबंध में किया जाय। विटामिन A का न्यूनतम मान 150 मात्र का होगा।

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Question 325 Marks
उत्पादन संबंधी समस्या (Manufacturing Problem) एक निर्माणकर्ता कंपनी एक उत्पाद के दो नमूने (प्रतिमान) A और B बनाती है। नमूना A के प्रत्येक नग बनाने के लिए 9 श्रम घंटे और 1 घंटा पॉलिश करने के लिए लगता है जबकि नमूना B के प्रत्येक नग के बनाने में 12 श्रम घंटे तथा पॉलिश करने में 3 श्रम घटों की आवश्यकता होती है। बनाने तथा पॉलिश करने के लिए उपलब्ध अधिकतम श्रम घंटे क्रमशः 180 तथा 30 हैं। कंपनी नमूना A के प्रत्येक नग पर ₹ 8000 तथा नमूना B के प्रत्येक नग पर ₹12000 का लाभ कमाती है। नमूना A और नमूना B के कितने नगों का अधिकतम लाभ कमाने के लिए प्रति सप्ताह निर्माण करना चाहिए? प्रति सप्ताह अधिकतम लाभ क्या है?
Answer
मान लीजिए कि नमूना A के नगों की संख्या x है तथा नमूना B के नगों की संख्या y है।
इसलिए कुल लाभ = (₹8000x + 12000y)
अतः Z = 8000x + 12000y
अब हमारे पास प्रदत्त समस्या का गणितीय सूत्रीकरण निम्नलिखित है:
निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत
9x + 12y $\leq$ 180
अर्थात् 3x + 4y $\leq$ 60 (गढ़ने का व्यवरोध) ...(i)
x + 3y $\leq$ 30 (पॉलिश का व्यवरोध) ...(ii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 (ऋणेतर व्यवरोध) ...(iii)
Z = 8000x + 12000y का अधिकतमीकरण कीजिए।
रैखिक असमीकरण (i) से (iii) द्वारा निर्धारित सुसंगत क्षेत्र OABC (छायांकित) आकृति में दिखाया गया है। ध्यान दीजिए कि सुसंगत क्षेत्र परिबद्ध है।

प्रत्येक कोनीय बिंदु पर उद्देश्य फलन Z का मान की गणना की गई है जैसा कि निम्न सारणी में दिखाया गया है:

कोनीय बिंदु Z = 8000x + 12000y
O(0, 0) 0
A(20, 0) 160000
B(12, 6) 168000 $\leftarrow$ अधिकतम
C(0, 10) 120000

हम शीर्ष B (12, 6) पर Z का अधिकतम मान ₹1,68,000 पाते हैं। अतः कंपनी को नमूना A के 12 नग तथा नमूना B के 6 नगों के उत्पादन पर अधिकतम लाभ कमाने के लिए करना चाहिए और अधिकतम लाभ ₹1,68,000 होगा।

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Question 335 Marks
(आबंटन समस्या) किसानों की एक सहकारी समिति के पास दो फ़सलों X और Y को उगाने के लिए 50 हेक्टेयर भूमि है। फसलों X और Y से प्रति हेक्टेयर लाभ का क्रमशः ₹10,500 और ₹9,000 का अनुमान लगाया गया है। फसलों X और Y के लिए अपतृण नियंत्रण के लिए शाक-नाशी द्रव का क्रमशः 20 लिटर तथा 10 लिटर प्रति हेक्टेयर प्रयोग किया जाता है। इसके अतिरिक्त प्रयुक्त भूमि से जुड़ी नालियों से संबद्ध तालाब पर निर्भर जीवधारियों एवं मछलियों की जीवन-सुरक्षा हेतु शाकनाशी की मात्रा 800 लिटर से अधिक न हो। प्रत्येक फ़सल के लिए कितनी भूमि का आबंटन होना चाहिए ताकि समिति के सकल लाभ का अधिकतमीकरण किया जा सके?
Answer
माना कि X फसल के लिए x हेक्टेयर भूमि तथा Y फसल के y हेक्टेयर भूमि का आबंटन होता है। स्पष्टतः x $\geq$ 0, y $\geq$ 0
X फसल पर प्रति हेक्टेयर लाभ = ₹10500
Y फसल पर प्रति हेक्टेयर लाभ = ₹9000
इसलिए कुल लाभ = ₹(10500x + 9000y)
समस्या का गणितीय सूत्रीकरण निम्न है:
निम्न अवरोधों के अंतर्गत
x + y $\leq$ 50 (भूमि संबंधी व्यवरोध) ...(i)
20x + 10y $\leq$ 800 (शाकनाशी का उपयोग संबंधी व्यवरोध)
अर्थात् 2x + y $\leq$ 80 ...(ii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iii)
Z = 10500x + 9000y का अधिकतमीकरण कीजिए
अब हम (i) से (iii) तक असमीकरण निकाय का आलेख खीचते हैं। आकृति में सुसंगत क्षेत्र OABC को छायांकित दिखाया गया है। निरीक्षण कीजिए कि सुसंगत क्षेत्र परिबद्ध है।

कोनीय बिंदु Z = 10500x + 9000y
O(0, 0) 0
A(40, 0) 420000
B(30, 20) 495000 $\leftarrow$ अधिकतम
C(0, 50) 450000


कोनीय बिंदुओं के निर्देशांक क्रमशः (0, 0), (40, 0), (30, 20) और (0, 50) हैं। उद्देश्य फलन Z = 10500x + 9000y का मान इन शीर्षों पर निकालना चाहिए ताकि उस शीर्ष को ज्ञात किया जा सके जिस पर अधिकतम लाभ होता है।
अतः समिति को X फसल के लिए 30 हेक्टयर और Y फसल के 20 हेक्टयर का आबंटन होगा ताकि अधिकतम लाभ ₹4,95,000 का हो सके।

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Question 345 Marks
(आहार संबंधी समस्या): एक आहार विज्ञानी दो प्रकार के भोज्यों को इस प्रकार मिलाना चाहता है कि मिश्रण में विटामिन A का घटक कम से कम 8 मात्रक और विटामिन C का घटक कम से कम 10 मात्रक हो। भोज्य I में 2 मात्रक विटामिन A प्रति kg और 1 मात्रक विटामिन C प्रति kg है। जबकि भोज्य II में 1 मात्रक विटामिन A प्रति kg और 2 मात्रक विटामिन C प्रति kg है। दिया है कि प्रति kg भोज्य I को खरीदने में ₹50 और प्रति kg भोज्य II को खरीदने में ₹70 लगते हैं। इस प्रकार के भोज्य मिश्रण का न्यूनतम मूल्य ज्ञात कीजिए।
Answer
माना कि मिश्रण में भोज्य I का x kg और भोज्य II का y kg है। स्पष्टतः x $\geq$ 0 y $\geq$ 0. हम प्रदत्त आँकड़ों से निम्न सारणी बनाते हैं।

स्रोत भोज्य पदार्थ आवश्यकता
(मात्रकों में)
I
(x)
II
(y)
विटामिन A
(मात्रक/ kg)
2 1 8
विटामिन C
(मात्रक/kg)
1 2 10
लागत (₹/kg) 50 70  

चूँकि मिश्रण में विटामिन A की कम से कम 8 मात्रक और विटामिन C के 10 मात्रक होने चाहिए, अतः निम्नलिखित व्यवरोध प्राप्त होते हैं
2x + y $\geq$ 8
x + 2y $\geq$ 10
भोज्य I के x kg और भोज्य II के y kg खरीदने का कुल मूल्य Z है जहाँ
Z = 50x + 70y
अतः समस्या का गणितीय सूत्रीकरण निम्नलिखित है:
निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत
2x + y $\geq$ 8 ...(i)
x + 2y $\geq$ 10 ...(ii)
x, y $\geq$ 0 ...(iii)
Z = 50x + 70y का न्यूनतमीकरण कीजिए
असमीकरणों (i) से (iii) तक के आलेखों द्वारा निर्धारित सुसंगत क्षेत्र को आकृति में दिखाया गया है।

कोनीय बिंदु Z = 50x + 70y
(0, 8) 560
(2, 4) 380 $\leftarrow$ न्यूनतम
(10, 0) 500


यहाँ हम देखते हैं कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।
हमें कोनीय बिंदुओं A(0, 8), B(2, 4) और C(10, 0) पर Z का मान ज्ञात करना है।
सारणी में, बिंदु (2, 4) पर Z का सबसे कम मान 380 है, क्या हम कह सकते हैं कि Z का न्यूनतम मान 380 है (क्यों?) याद कीजिए कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है। इसलिए हमें निम्नलिखित असमीकरण का आलेख खींचना पड़ेगा।
50x + 70y < 380
अर्थात् 5x + 7y < 38
जाँच करने के लिए कि क्या असमीकरण द्वारा निर्धारित परिणामी खुला अर्धतल, सुसंगत क्षेत्र के साथ कोई उभयनिष्ठ बिंदु रखता है। आकृति में हम देखते हैं कि यहाँ कोई उभयनिष्ठ बिंदु नहीं है।
अतः, बिंदु (2, 4) पर Z का प्राप्त न्यूनतम मान 380 है। इसलिए आहार विज्ञानी की इष्टतम मिश्रण योजना भोज्य 'I' की 2 kg और भोज्य 'II' के 4 kg के मिश्रण बनाने की हो सकती है और इस योजना के अंतर्गत मिश्रण का न्यूनतम मूल्य ₹ 380 होगा।

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Question 355 Marks
आलेखीय विधि द्वारा उद्देश्य फलन Z = -50x + 20y का न्यूनतम मान निम्नलिखित व्यवरोधों के अंतर्गत ज्ञात कीजिए:
2x - y $\geq$ -5 ...(i)
3x + y $\geq$ 3 ...(ii)
2x - 3y $\leq$ 12 ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
Answer
सबसे पहले हम (i) से (iv) तक के असमीकरण निकाय द्वारा सुसंगत क्षेत्र का आलेख खींचते है। आकृति में सुसंगत क्षेत्र (छायांकित) दिखाया गया है। निरीक्षण कीजिए कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है।
अब हम कोनीय बिंदुओं पर Z का मान भी ज्ञात करेंगे:

कोनीय बिंदु Z = -50x + 20y
(0, 5) 100
(0, 3) 60
(1, 0) -50
(6, 0) -300 $\leftarrow$ सबसे कम

इस सारणी से हम ज्ञात करते हैं कि कोनीय बिंदु (6, 0) पर Z का सबसे कम मान -300 है। क्या हम कह सकते हैं कि Z का न्यूनतम मान -300 है? ध्यान दीजिए कि यदि क्षेत्र परिबद्ध होता तो यह Z का सबसे कम मान होता। लेकिन हम यहाँ देखते हैं कि सुसंगत क्षेत्र अपरिबद्ध है। इसलिए -300, Z का न्यूनतम मान हो भी सकता है और नहीं भी। इस समस्या का निष्कर्ष ज्ञात करने के लिए हम निम्नलिखित असमीकरण का आलेख खींचते हैं:
-50x + 20y < -300
अर्थात् -5x + 2y < -30
और जाँच कीजिए कि आलेख द्वारा प्राप्त खुले अर्धतल व सुसंगत क्षेत्र में उभयनिष्ठ बिंदु हैं या नहीं है। यदि इसमें उभयनिष्ठ बिंदु हैं, तब Z का न्यूनतम मान -300 नहीं होगा। अन्यथा, Z का न्यूनतम मान -300 होगा।
जैसा कि आकृति में दिखाया गया है। इसलिए, Z = -50x + 20y, का प्रदत्त व्यवरोधों के परिप्रेक्ष्य में न्यूनतम मान नहीं है।
 

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Question 365 Marks
आलेखीय विधि से निम्न समस्या को हल कीजिए:
निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत
x + 3y $\leq$ 60 ...(i)
x + y $\geq$ 10 ...(ii)
x $\leq$ y ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
Z = 3x + 9y का न्यूनतम और अधिकतम मान ज्ञात कीजिए।
Answer
सबसे पहले हम (i) से (iv) तक की रैखिक असमिकाओं के निकाय के सुसंगत क्षेत्र का आलेख खींचते हैं। सुसंगत क्षेत्र ABCD को आकृति में दिखाया गया है। क्षेत्र परिबद्ध है।

कोनीय बिंदु Z के संगत मान
Z = 3x + 9y
A(0, 10) 90
B(5, 5) 60 न्यूनतम
C(15, 15) 180 अधिकतम
(बहु इष्टतम हल)
D(0, 20) 180 अधिकतम
(बहु इष्टतम हल)

कोनीय बिंदुओं A, B, C और D के निर्देशांक क्रमशः (0, 10), (5, 5), (15, 15) और (0, 20) हैं। अब हम Z के न्यूनतम और अधिकतम मान ज्ञात करने के लिए कोनीय बिंदु विधि का उपयोग करते हैं। सारणी से हम सुसंगत क्षेत्र बिंदु B(5, 5) पर Z का न्यूनतम मान 60 प्राप्त करते हैं।
Z का अधिकतम मान सुसंगत क्षेत्र के दो कोनीय बिंदुओं प्रत्येक C(15, 15) और D(0, 20) पर 120 प्राप्त होता है।

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Question 375 Marks
परिवहन संबंधी समस्या (Transportation Problem) P और Q दो स्थानों पर दो कारखाने स्थापित हैं। इन स्थानों से सामान A, B और C पर स्थित तीन डिपो में भेजे जाते हैं। इन डिपो की साप्ताहिक आवश्यकता क्रमशः 5, 5 और 4 सामान की नग हैं, जब कि P और Q की स्थापित कारखानों की उत्पादन क्षमता 8 और 6 नग हैं।
प्रति नग परिवहन व्यय निम्न सारणीबद्ध है:

से/को मूल्य (₹ में)
A B C
P 160 100 150
Q 100 120 100

प्रत्येक कारखाने से कितने नग सामान प्रत्येक डिपो को भेजा जाए जिससे परिवहन व्यय न्यूनतम हो? न्यूनतम परिवहन व्यय क्या होगा।

Answer
आकृति द्वारा इस समस्या को निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

माना कि माल के x नगों और y नगों को कारखाना P से क्रमशः A और B डिपो को भेजा गया। तब (8 - x - y) नगों को C डिपो तक भेजा जाएगा
अतः x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 और 8 - x - y $\geq$ 0
अर्थात् x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 और x + y $\leq$ 8
अब डिपो A पर सामान की साप्ताहिक आवश्यकता 5 नग है। क्योंकि P कारखाने से x नग डिपो A को भेजे जा चुके हैं इसलिए कारखाने Q से (5 - x) नग, डिपो A को भेजे जाएँगे। स्पष्टतः 5 - x $\geq$ 0, अर्थात् x $\leq$ 5 है।
इसी प्रकार (5 - y) और 6 - (5 - x + 5 - y) = x + y - 4 नग कारखाने Q से क्रमशः डिपो B और C को भेजे जाएँगे। अतः
5 - y $\geq$ 0, x + y - 4 $\geq$ 0
अर्थात् y $\leq$ 5, x + y $\geq$ 4
संपूर्ण परिवहन व्यय, जो Z द्वारा दिया गया है निम्न है:
Z = 160 x + 100 y + 100(5 - x) + 120(5 - y) + 100(x + y - 4) + 150(8 - x - y)
= 10(x -7y + 190)
इसलिए समस्या गणितीय रूप में निम्नलिखित रूप से व्यक्त की जा सकती है:
निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(i)
x + y $\leq$ 8 ...(ii)
x $\leq$ 5 ...(iii)
y $\leq$ 5 ...(iv)
x + y $\geq$ 4 ...(v)
Z = 10(x - 7y + 190) का न्यूनतमीकरण कीजिए
व्यवरोधों (i) से (v) द्वारा निर्धारित छायांकित क्षेत्र ABCDEF सुसंगत क्षेत्र है (आकृति)

अवलोकन कीजिए कि सुसंगत क्षेत्र परिबद्ध है। सुसंगत क्षेत्र के कोनीय बिंदुओं के निर्देशांक (0, 4), (0, 5), (3, 5), (5, 3), (5, 0) और (4, 0) हैं। हम इन बिंदुओं पर Z का मान ज्ञात करते हैं:

कोनीय बिंदु Z = 10(x - 7y + 190)
(0, 4) 1620
(0, 5) 1550 $\leftarrow$ न्यूनतम
(3, 5) 1580
(5, 3) 1740
(5, 0) 1950
(4, 0) 1940

सारणी से ज्ञात होता है कि बिंदु (0, 5) पर Z का न्यूनतम मान 1550 है।
अतः इष्टतम परिवहन स्थिति के अनुसार कारखाना P से 5, 0 और 3 नग और कारखाने Q से क्रमशः डिपो A, B और C तक 5,0 और 1 नग भेजा जाएगा। इसी स्थिति के संगत न्यूनतम परिवहन व्यय ₹1550 होगा।

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Question 385 Marks
एक उत्पादन के कारखाने में तीन मशीनें I, II और III लगी हैं। मशीनें I और II अधिकतम 12 घंटे तक चलाए जाने की क्षमता रखती है। जबकि मशीन III प्रतिदिन कम से कम 5 घंटे चलना चाहिए। निर्माणकर्ता केवल दो प्रकार के सामान M और N का उत्पादन करता है, जिनमें प्रत्येक के उत्पादन में तीनों मशीनों की आवश्यकता होती है। M और N के प्रत्येक उत्पाद के एक नग उत्पादन में तीनों मशीनों के संगत लगे समय (घंटों में) निम्न लिखित सारणी में दिए हैं।

उत्पाद मशीन पर लगा समय (घंटों में)
I II III
M 1 2 1
N 2 1 1.25

वह उत्पाद M पर ₹600 प्रति नग और उत्पाद N पर ₹400 प्रति नग की दर से लाभ कमाती है। मानते हुए कि उसके सभी उत्पाद बिक जाते हैं, जिनका उत्पादन किया गया है, तब ज्ञात कीजिए कि प्रत्येक उत्पाद के कितने नगों का उत्पादन किया जाए, जिससे लाभ का अधिकतमीकरण हो? अधिकतम लाभ क्या होगा?

Answer
माना कि उत्पाद M और N के नगों की संख्या क्रमशः x और y है।
उत्पादन पर कुल लाभ = ₹(600 x + 400 y)
प्रदत्त समस्या का गणितीय सूत्रबद्ध रूप निम्नलिखित है:
Z = 600 x + 400 y का अधिकतमीकरण कीजिए
जहाँ व्यवरोध निम्नलिखित हैं।
x + 2y $\leq$ 12 (मशीन I पर व्यवरोध) ...(i)
2x + y $\leq$ 12 (मशीन II पर व्यवरोध) ...(ii)
x + $\frac{5}{4}$y $\geq$ 5 (मशीन III पर व्यवरोध) ...(iii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iv)
हम व्यवरोधों (i) से (iv) का आलेखन करते हैं। आकृति में दिखाया गया सुसंगत क्षेत्र ABCDE (छायांकित) है जिसको व्यवरोधों (i) से (iv) तक द्वारा निर्धारित किया गया है। अवलोकन कीजिए कि सुसंगत क्षेत्र परिबद्ध है, कोनीय बिंदुओं A, B, C, D और E के निर्देशांक क्रमशः (5, 0) (6, 0), (4, 4), (0, 6) और (0, 4) हैं।

इन कोनीय बिंदुओं ( शीर्षों) पर Z = 600 x + 400 y का मान निम्नलिखित सारणी में दिया गया है।

कोनीय बिंदु Z = 600 x + 400 y का मान
(5, 0) 3000
(6, 0) 3600
(4, 4) 4000 $\leftarrow$ अधिकतम
(0, 6) 2400
(0, 4) 1600

हम देखते हैं कि बिंदु (4, 4) Z का अधिकतम मान है। अतः उत्पादक को अधिकतम ₹4000 लाभ कमाने के लिए प्रत्येक उत्पाद के 4 नगों का उत्पादन करना चाहिए।

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Question 395 Marks
आलेख द्वारा निम्न रैखिक प्रोग्रामन समस्या को हल कीजिए:
निम्न व्यवरोधों के अंतर्गत
x + y $\leq$ 50 ...(i)
3x + y $\leq$ 90 ...(ii)
x $\geq$ 0, y $\geq$ 0 ...(iii)
Z = 4x + y का अधिकतम मान ज्ञात कीजिए।
Answer
आकृति में छायांकित क्षेत्र (i) से (iii) के व्यवरोधों के निकाय के द्वारा निर्धारित सुसंगत क्षेत्र है। हम निरीक्षण करते है कि सुसंगत क्षेत्र OABC परिबद्ध है। इसलिए हम Z का अधिकतम मान ज्ञात करने के लिए कोनीय बिंदु विधि का उपयोग करेंगे।

कोनीय बिंदु Z के संगत मान
(0, 0) 0
(30, 0) 120 $\leftarrow$ अधिकतम
(20, 30) 110
(0, 50) 50

कोनीय बिंदुओं O, A, B और C के निर्देशांक क्रमशः (0, 0), (30, 0), (20, 30) और (0, 50) हैं। अब प्रत्येक कोनीय बिंदु पर Z का मान ज्ञात करते हैं।
अतः बिंदु (30, 0) पर Z का अधिकतम मान 120 है।

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