Một người ăn kiêng cần được cung cấp ít nhất 300 calo, 36 đơn vị vitamin A và 90 đơn vị vitamin C mỗi ngày
Giải sách bài tập Toán lớp 10 Bài tập cuối chương II
Bài 2.29 trang 28 sách bài tập Toán lớp 10 Tập 1: Giả sử một người ăn kiêng cần được cung cấp ít nhất 300 calo, 36 đơn vị vitamin A và 90 đơn vị vitamin C mỗi ngày từ hai loại đồ uống I và II. Mỗi cốc đồ uống I cung cấp 60 calo, 12 đơn vị vitamin A và 10 đơn vị vitamin C.
Mỗi cốc đồ uống II cung cấp 60 calo, 6 đơn vị vitamin A và 30 đơn vị vitamin C. Biết rằng một cốc đồ uống I có giá 12 nghìn đồng và một cốc đồ uống II có giá 15 nghìn đồng.
a) Gọi x và y tương ứng là số cốc đồ uống I và II. Viết các bất phương trình biểu thị các điều kiện của bài toán thành một hệ bất phương trình và xác định miền nghiệm của hệ đó.
b) Gọi F (nghìn đồng) là số tiền phải trả cho x cốc đồ uống I và y cốc đồ uống II. Hãy biểu diễn F theo x và y.
c) Biết rằng F đạt giá trị nhỏ nhất trên miền nghiệm tìm được ở câu a tại một trong các đỉnh của miền nghiệm, tìm giá trị nhỏ nhất đó. Từ đó suy ra người đó cần uống bao nhiêu cốc loại I và loại II để chi phí là nhỏ nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu hằng ngày.
Lời giải:
a) Do có x cốc đồ uống I và y cốc đồ uống II nên x ≥ 0; y ≥ 0.
x cốc đồ uống I cung cấp 60x calo, 12x đơn vị vitamin A và 10x đơn vị vitamin C.
y cốc đồ uống II cung cấp 60y calo, 6y đơn vị vitamin A và 30y đơn vị vitamin C.
Do người đó cần cung cấp ít nhất 300 calo, 36 đơn vị vitamin A và 90 đơn vị vitamin C nên 60x + 60y ≥ 300; 12x + 6y ≥ 36; 10x + 30y ≥ 90.
Khi đó ta có hệ bất phương trình sau:
Biểu diễn tập nghiệm của các bất phương trình trên mặt phẳng tọa độ:
• Đường thẳng d1: x = 0 là đường thẳng trùng với trục Oy.
Chọn điểm I(3; 3)∉ d1 và thay vào biểu thức x ta được 3 > 0.
Suy ra miền nghiệm của bất phương trình x ≥ 0 là nửa mặt phẳng bờ d1 chứa điểm I(3; 3).
• Đường thẳng d2: y = 0 là đường thẳng trùng với trục Ox.
Chọn điểm I(3; 3) ∉ d2 và thay vào biểu thức y ta được 3 > 0.
Suy ra miền nghiệm của bất phương trình y ≥ 0 là nửa mặt phẳng bờ d2 chứa điểm I(3; 3).
• Vẽ đường thẳng d3: x + y = 5 bằng cách vẽ đường thẳng đi qua hai điểm (0; 5) và (5; 0).
Chọn điểm I(3; 3) ∉ d3 và thay vào biểu thức x + y ta được 6 > 5.
Suy ra miền nghiệm của bất phương trình x + y ≥ 5 là nửa mặt phẳng bờ d3 chứa điểm I(3; 3).
• Vẽ đường thẳng d4: 2x + y = 6 bằng cách vẽ đường thẳng đi qua hai điểm (0; 6) và (1; 4).
Chọn điểm I(3; 3) ∉d4 và thay vào biểu thức x + y ta được 2 . 3 + 3 = 9 > 6.
Suy ra miền nghiệm của bất phương trình 2x + y ≥ 5 là nửa mặt phẳng bờ d4 chứa điểm I(3; 3).
• Vẽ đường thẳng d5: x + 3y = 9 bằng cách vẽ đường thẳng đi qua hai điểm (0; 3) và (3; 2).
Chọn điểm I(3; 3) ∉ d5 và thay vào biểu thức x + 3y ta được 2 + 3 . 3 = 11 > 5.
Suy ra miền nghiệm của bất phương trình x + 3y ≥ 9 là nửa mặt phẳng bờ d5 chứa điểm I(3; 3).
Khi đó miền nghiệm của hệ là miền không bị gạch như hình vẽ dưới đây:
Ta thấy miền nghiệm của hệ bất phương trình trên là miền tứ giác với các đỉnh (0; 6), (1; 4), (3; 2), (9; 0).
b) Chi phí cho hai loại đồ uống là F(x; y) = 12x + 15y (nghìn đồng).
c) Ta có:
F(0; 6) = 12 . 0 + 15 . 6 = 90;
F(1; 4) = 12 . 1 + 15 . 4 = 72;
F(3; 2) = 12 . 3 + 15 . 2 = 66;
F(9; 0) = 12 . 9 + 15 . 0 = 108.
Giá trị nhỏ nhất của F(x; y) bằng 66 khi x = 3 và y = 2.
Vậy người đó cần uống 3 cốc đồ uống I và 2 cốc đồ uống II để đạt được các mục tiêu đã đề ra.
