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Question 13 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 23 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 33 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 43 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 53 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 63 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 73 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 83 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 93 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 103 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 113 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 123 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 133 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 143 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 153 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 163 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 173 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 183 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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