Bloque de matemática discreta

La Programación Lineal es un procedimiento o algoritmo matemático mediante el cual se resuelve un problema indeterminado, formulado a través de ecuaciones lineales, optimizando la función objetivo, también lineal.

Consiste en optimizar (minimizar o maximizar) una función lineal, denominada función objetivo, de tal forma que las variables de dicha función estén sujetas a una serie de restricciones que expresamos mediante un sistema de inecuaciones lineales.

Sin duda alguna uno de los métodos analíticos más viables económicamente para la solución de problemas de administración es el de la Programación Lineal, el cual tiene diversas aplicaciones y ha sido aplicado exitosamente en las industrias petrolera, automotriz, química, forestal, metalúrgica, agrícola, militar, etc. Incluso en mercadotecnia, se le ha empleado para seleccionar los medios de publicidad y los canales adecuados de distribución.

Las rectas de nivel dan los puntos del plano en los que la función objetivo toma el mismo valor.

Si la función objetivo es f(x,y) = ax + by + c, la ecuación de las rectas de nivel es de la forma:

ax + by + c = 0 ax + by = k

Variando k (o p) se obtienen distintos niveles para esas rectas y, en consecuencia, distintos valores para f(x,y).

En un problema todas las rectas de nivel son paralelas, pues los coeficientes a y b de la recta ax + by = k son los que determinan su pendiente. Por tanto, si k1 es distinto de k2 , las rectas ax + by = k1 y ax + by = k2 son paralelas. Luego, trazada una cualquiera de esas rectas, las demás de obtienen por desplazamientos paralelos a ella.

Si lo que se pretende es resolver un problema de programación lineal, los únicos puntos que interesan son los de la región factible, y las únicas rectas de nivel que importan son aquellas que están en contacto con dicha región. Como el nivel aumenta (o disminuye) desplazando las rectas, el máximo (o el mínimo) de f(x,y) se alcanzará en el último (o en el primer) punto de contacto de esas rectas con la región factible.

Los programas lineales con dos variables suelen clasificarse atendiendo al tipo de solución que presentan. Éstos pueden ser:

Factibles. Si existe el conjunto de soluciones o valores que satisfacen las restricciones. A su vez, pueden ser:

Con solución única

En una urbanización se van a construir casas de dos tipos: A y B. La empresa constructora dispone para ello de un máximo de 1800 millones de pesetas, siendo el coste de cada tipo de casa de 30 y 20 millones, respectivamente. El Ayuntamiento exige que el número total de casas no sea superior a 80.
Sabiendo que el beneficio obtenido por la venta de una casa de tipo A es 4 millones y de 3 millones por una de tipo B, ¿cuántas casas deben construirse de cada tipo para obtener el máximo beneficio?

Variables: x = nº de casas tipo A ; y = nº de casas tipo B

Función objetivo: Maximizar Z = f(x,y) = 4x + 3y

Conjunto de restricciones: El coste total 30x + 20y <=1800 . El Ayuntamiento impone x + y <= 80 . De no negatividad: x>= 0 , y>= 0.

Tiene por región factible la región coloreada.
Si hallamos los valores de la función objetivo en cada uno de los vértices :
f(O) = f(0,0) = 0 ; f(C)=f(60,0) = 240 ;f(D) = f(20,60) = 260 ; f(E) = f(0,80) = 240
La solución es única, y corresponde al vértice para el que la función objetivo toma el valor máximo. En este caso es el vértice D(20,60). Por tanto se deben construir 20 casas de tipo A y 60 de tipo B con un coste de 260 millones de pesetas.