Calculadora de vértices

Resolva um problema de programação linear com duas variáveis avaliando os vértices da região viável.

Método dos vértices na programação linear
Informe um objetivo e duas restrições do tipo menor ou igual.

A calculadora também aplica as condições de não negatividade: x maior ou igual a zero e y maior ou igual a zero.

Sobre o método dos vértices

A programação linear otimiza um objetivo linear respeitando restrições lineares. Em um problema com duas variáveis de decisão, cada desigualdade representa um semiplano no gráfico de coordenadas. A área comum é a região viável. Quando essa região é limitada e não vazia, o valor máximo ou mínimo do objetivo ocorre em um ou mais vértices, também chamados pontos extremos. O método dos vértices usa esse fato para substituir uma busca contínua por um conjunto finito de avaliações. Esta calculadora aceita um objetivo da forma cx vezes x mais cy vezes y e duas restrições da forma ax vezes x mais by vezes y menor ou igual a um limite. Também impõe as condições usuais de não negatividade, portanto x e y não podem ser negativos. Ela constrói candidatos a vértices a partir da origem, das interseções com os dois eixos e da interseção das duas retas de fronteira. Os candidatos que violam qualquer desigualdade são removidos. Após encontrar os vértices viáveis, a calculadora substitui cada ponto na função objetivo. Na maximização, mantém o maior valor; na minimização, o menor. A lista de vértices permite conferir a comparação. Se dois vértices adjacentes gerarem o mesmo melhor valor, todos os pontos do segmento que os une também serão ótimos, embora este resultado compacto mostre apenas um desses vértices. O método gráfico é especialmente útil para planejamento de produção, alocação de recursos, modelos de dieta e introdução à pesquisa operacional. As variáveis de decisão podem representar quantidades de produtos, horas de trabalho ou quantidades de material. Os coeficientes das restrições descrevem como cada decisão consome um recurso limitado, enquanto os coeficientes do objetivo representam lucro, custo, tempo ou outro indicador de desempenho. Um modelo correto importa tanto quanto a aritmética. Confirme que cada restrição usa unidades compatíveis e que o sentido da desigualdade corresponde ao limite prático. Esta calculadora trata especificamente duas restrições de menor ou igual, além da não negatividade. Problemas com restrições de maior ou igual ou de igualdade podem exigir conversão algébrica e criar regiões viáveis não representadas por este formulário. O método dos vértices não substitui o simplex em modelos grandes, mas esclarece a geometria envolvida. Também permite conferir rapidamente regiões viáveis desenhadas à mão. Os resultados decimais são arredondados para seis casas para facilitar a leitura. Se os coeficientes produzirem frações exatas, mantenha essas frações no trabalho formal para evitar o acúmulo de erros de arredondamento.

Exemplos do método dos vértices

ProblemaPonto ótimoValor objetivo
Maximizar 3x + 2y; x + y no máximo 4; x no máximo 2(2, 2)10
Maximizar x + 4y; x + y no máximo 5; 2x + y no máximo 8(0, 5)20
Maximizar 2x + y; x + y no máximo 6; x + 2y no máximo 8(6, 0)12

Como encontrar o vértice ótimo

  1. Escolha se a função objetivo deve ser maximizada ou minimizada.
  2. Informe os coeficientes de x e y da função objetivo.
  3. Informe os dois coeficientes e o limite do lado direito de cada restrição de menor ou igual.
  4. Selecione Encontrar vértice ótimo para gerar e avaliar os vértices viáveis.
  5. Compare o ponto ótimo, o valor objetivo e a lista completa de vértices viáveis.

Perguntas frequentes

Por que o ótimo ocorre em um vértice?

Um objetivo linear tem retas de nível paralelas. Ao deslocar uma delas sobre um polígono viável convexo, o valor extremo é atingido em um vértice ou uma aresta. Portanto, basta verificar todos os vértices de uma região viável limitada.

Quais restrições a calculadora aceita?

Ela aceita duas restrições lineares de menor ou igual com duas variáveis e exige automaticamente que ambas sejam não negativas. Outras formas devem ser convertidas antes da entrada, desde que a conversão preserve a região desejada.

E se dois vértices tiverem o mesmo valor ótimo?

A calculadora mostra um vértice ótimo. Quando vértices adjacentes empatam, todos os pontos da aresta viável que os conecta também são ótimos.

Um programa linear pode não ter solução viável?

Sim. As restrições podem se contradizer, de modo que nenhum ponto satisfaça todas. Este formato costuma incluir a origem quando os limites são não negativos, mas outros sentidos de restrição podem gerar inviabilidade.

Como os vértices candidatos são gerados?

A calculadora testa a origem, as interseções válidas com os eixos e a interseção das duas retas de fronteira. Depois descarta todos os pontos fora da região viável não negativa.