Início > Matemática > Aplicação de Derivada Parcial Com Vínculo

Aplicação de Derivada Parcial Com Vínculo

O formalismo de Lagrange permite que utilizemos as derivadas parciais e a ideia de solução ótima com restrição – ou a melhor solução possível dadas as restrições (vínculos) – para abordar até problemas simples que poderiam ser resolvidos por trivial derivação. Os vínculos deslocam a solução ótima em alguma direção:

Figura 1 – Solução ótima e solução vinculada

Problema

Propus um problema de otimização da área útil de uma horta em que utilizei simples derivada. Nesse artigo, vou utilizar o método de Lagrange para resolver o mesmo problema:

Queremos construir uma horta retangular de pequeno porte que disponibilize a maior área útil possível. Para isso, dispomos de apenas uma tábua de 20 metros de comprimento que deve ser cortada para delimitar a horta.

Figura 2 – Visualização da área hipotética

Funções do Problema

A = x.y

2x + 2y = 20
x + y = 10

x + y = 10 é o vínculo Φ que deve ser maximizado ou minimizado. Sendo assim, essa função deve ser explicitamente igualada à zero – a deixis am phantasma deve dar lugar a deixis ad oculos:

x + y = 10
x + y – 10 = 0
Φ = x + y – 10

Grande Função

G = x.y + λΦ
G = x.y + λ[x + y – 10]

Condições de Otimização

∂G/∂x = 1.y + λ[1 + 0 – 0] = 0 (A)
∂G/∂y = x.1 + λ[0 + 1 – 0] = 0 (B)
∂G/∂λ = 0 + 1.[x + y -10] = 0 (C)

Solução Otimizada

X* = 5

Y* = 5

λ = -5

Cálculo da Área Ótima

Vamos utilizar os valores obtidos para calcular a área ótima:

A = x.y
A = 5.5
A = 25m2

Conclusão

Como x é igual à y, concluimos, pelo método de Lagrange, que a solução ótima do problema é uma horta quadrada de lado 5.

Anúncios
  1. Nenhum comentário ainda.
  1. No trackbacks yet.

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s

%d blogueiros gostam disto: