建築公司在房市熱絡時推出甲、乙兩型熱門預售屋。企劃部門的規劃如下:甲型屋每棟地價成本為 $500$ 萬元,建築費用為 $900$ 萬元,乙型屋每棟地價成本為 $200$ 萬元,建築費用為 $1500$ 萬元;公司在資金部分限制地價總成本上限為 $3500$ 萬元,所有建築費用的上限為 $1$ 億 $2000$ 萬元。無論甲型或乙型售出,每棟獲利皆為 $500$ 萬元。假設推出的預售屋皆可售出,請問推出甲、乙兩型預售屋各幾棟,公司才可得到最大利潤?($13$ 分)
詳解
設推出甲型屋 $x$ 棟,乙型屋 $y$ 棟。
由於房屋棟數必須為非負整數,因此限制 $x \ge 0, y \ge 0$,且 $x, y \in \mathbb{Z}$。
1. **列出不等式限制條件**:
- **地價總成本限制**(上限 $3500$ 萬元):
$$500x + 200y \le 3500 \implies 5x + 2y \le 35$$
- **所有建築費用限制**(上限 $1$ 億 $2000$ 萬元 $=$ $12000$ 萬元):
$$900x + 1500y \le 12000 \implies 3x + 5y \le 40$$
- **非負整數限制**:
$$x \ge 0, \ y \ge 0, \ x, y \in \mathbb{Z}$$
2. **列出目標函數**(利潤,單位:萬元):
$$P(x, y) = 500x + 500y = 500(x + y)$$
要使利潤 $P(x, y)$ 最大,即要求 $x + y$ 的最大值。
3. **求解可行區域的端點**:
在第一象限內,繪製二元一次不等式組的可行區域,其邊界交點如下:
- 與 $y$ 軸交點:當 $x = 0$ 時,由 $3x + 5y \le 40$ 限制,得頂點 $A(0, 8)$。
- 與 $x$ 軸交點:當 $y = 0$ 時,由 $5x + 2y \le 35$ 限制,得頂點 $B(7, 0)$。
- 兩直線的交點 $C$:
$$\begin{cases} 5x + 2y = 35 \\ 3x + 5y = 40 \end{cases} \implies \begin{cases} 25x + 10y = 175 \\ 6x + 10y = 80 \end{cases} \implies 19x = 95 \implies x = 5$$
代入得 $y = 5$。因此交點為 $C(5, 5)$。
4. **代入頂點求極值**:
- 對於 $O(0, 0)$: $P(0, 0) = 500 \times 0 = 0$ 萬元。
- 對於 $A(0, 8)$: $P(0, 8) = 500 \times (0 + 8) = 4000$ 萬元。
- 對於 $B(7, 0)$: $P(7, 0) = 500 \times (7 + 0) = 3500$ 萬元。
- 對於 $C(5, 5)$: $P(5, 5) = 500 \times (5 + 5) = 5000$ 萬元。
因為交點 $C(5, 5)$ 的坐標皆為整數,且在此頂點獲得的利潤 $5000$ 萬元為最大值。
故公司應推出甲型屋 $5$ 棟,乙型屋 $5$ 棟。