रैखिक प्रोग्रामन CUET गणित के Section A में आता है, वह सेक्शन जिसे हर उम्मीदवार हल करता है, चाहे आप Mathematics लें या Applied Mathematics। इसके प्रश्न एक ही विधि पर चलते हैं, अक्सर सुसंगत क्षेत्र का चित्र दिया होता है, इसलिए ये पेपर के सबसे भरोसेमंद अंकों में से हैं। व्यवरोध और उद्देश्य लिखने से लेकर सुसंगत क्षेत्र, कोणीय बिंदु विधि और अपरिबद्ध तथा असुसंगत क्षेत्रों के जालों तक हर चरण यहाँ सीखिए, हल किए गए उदाहरणों, समय बचाने वाले शॉर्टकट और CUET के जालों के साथ, फिर CUET के अपने प्रारूपों में मुफ़्त प्रश्नों का अभ्यास कीजिए, हर प्रश्न पूरे हल के साथ।
एक कुम्हार कटोरे और फूलदान बनाती है। एक कटोरे में चाक पर 1 घंटा और एक फूलदान में 2 घंटे लगते हैं, और चाक दिन में 10 घंटे खाली है। एक कटोरे में 3 kg मिट्टी और एक फूलदान में 1 kg लगती है, और 15 kg मिट्टी है। एक कटोरे पर ₹60 और एक फूलदान पर ₹40 मिलते हैं। उसे हर एक कितने बनाने चाहिए? यह अध्याय ऐसे ही प्रश्नों का उत्तर देता है, जहाँ सीमित संसाधनों को सबसे अच्छे परिणाम के लिए बाँटना हो।
यह एक रैखिक व्यंजक, उद्देश्य फलन, को जितना हो सके बड़ा या छोटा बनाने की समस्या है, जबकि निर्णय चर रैखिक असमिकाओं के एक समूह, व्यवरोधों, का पालन करें। चर वास्तविक चीज़ें गिनते हैं, इसलिए वे अऋणात्मक व्यवरोधोंx≥0 और y≥0 का भी पालन करते हैं।
उदाहरण 1 · समस्या लिखना
कुम्हार की समस्या का सूत्रीकरण कीजिए।
मान लीजिए x कटोरों की संख्या है और y फूलदानों की।
चाक का समय: x+2y≤10। मिट्टी: 3x+y≤15। और x≥0, y≥0।
लाभ: Z=60x+40y, जिसका अधिकतमीकरण करना है।
उत्तर
x+2y≤10, 3x+y≤15, x≥0, y≥0 के अंतर्गत Z=60x+40y का अधिकतमीकरण।
सावधान
दिशा शब्दों से पढ़िए: "अधिक से अधिक" और "उपलब्ध" से ≤; "कम से कम" और "देना ही है" से ≥। और हर उत्पाद की संख्या उसके अपने चर के साथ रखिए: कटोरे की 3 kg, x के साथ जाती है, y के साथ नहीं।
सुसंगत क्षेत्र उन बिंदुओं का समुच्चय है जो एक साथ हर व्यवरोध को संतुष्ट करें, अऋणात्मक व्यवरोधों सहित। हर रैखिक असमिका एक अर्धतल है: सीमा रेखा और उसकी एक ओर का सब कुछ। ओर पता करने के लिए रेखा से बाहर का कोई बिंदु जाँचिए, प्रायः मूल बिंदु: 0+2(0)≤10 सही है, इसलिए x+2y≤10 मूल बिंदु वाली ओर है।
कुम्हार का सुसंगत क्षेत्र, अपने चार कोणीय बिंदुओं के साथ।
छायांकित क्षेत्र का हर बिंदु एक सुसंगत हल है; बाहर के बिंदु कम से कम एक व्यवरोध तोड़ते हैं। कोणीय बिंदु, जहाँ सीमा रेखाएँ मिलती हैं, रेखाओं के समीकरणों को जोड़ियों में हल करके मिलते हैं: x+2y=10 और 3x+y=15, (4,3) पर मिलती हैं।
यदि सुसंगत क्षेत्र परिबद्ध है, तो उस पर उद्देश्य फलन का अधिकतम और न्यूनतम होता है, और दोनों किसी कोणीय बिंदु पर मिलते हैं। इसलिए कोणीय बिंदु सूचीबद्ध कीजिए, हर एक पर Z निकालिए, और सबसे बड़ा या सबसे छोटा मान चुनिए।
उदाहरण 2 · कुम्हार की सबसे अच्छी योजना
कुम्हार के क्षेत्र पर Z=60x+40y का अधिकतमीकरण कीजिए।
कोणीय बिंदु: (0,0), (5,0), (4,3) और (0,5)।
वहाँ Z: 0, 300, 240+120=360 और 200।
उत्तर
अधिकतम लाभ ₹360 है, 4 कटोरों और 3 फूलदानों से।
मुख्य बात
यदि दो कोण एक ही सबसे अच्छा मान दें, तो उनके बीच के किनारे का हर बिंदु भी वही देता है, इसलिए इष्टतम हल अनंत होते हैं। ऐसा तब होता है जब उद्देश्य की रेखा उस किनारे के समांतर हो।
अपरिबद्ध क्षेत्र पर भी कोणीय मान ही उम्मीदवार हैं, पर उनकी जाँच चाहिए। न्यूनतम m के लिए देखिए कि खुले अर्धतल Z<m का क्षेत्र से कोई उभयनिष्ठ बिंदु है या नहीं: यदि नहीं, तो m न्यूनतम है; यदि है, तो कोई न्यूनतम नहीं। यही परीक्षण Z>M के साथ अधिकतम तय करता है, और अनंत तक फैले क्षेत्र का अक्सर कोई अधिकतम होता ही नहीं।
उदाहरण 3 · अपरिबद्ध क्षेत्र पर न्यूनतम
x+y≥5, x+3y≥9, x≥0, y≥0 के अंतर्गत Z=3x+2y का न्यूनतमीकरण कीजिए।
क्षेत्र दोनों रेखाओं के ऊपर है और अपरिबद्ध है। इसके कोणीय बिंदु (0,5), (3,2) और (9,0) हैं, जहाँ Z=10, 13 और 27।
3x+2y<10 जाँचिए: हर सुसंगत बिंदु पर 3x+2y=2(x+y)+x≥10+x≥10, इसलिए अर्धतल क्षेत्र से नहीं मिलता।
उत्तर
न्यूनतम 10 है, (0,5) पर। अधिकतम कोई नहीं।
यदि व्यवरोध आपस में विरोधी हों, जैसे x+y≤2 और x+y≥5, तो सुसंगत क्षेत्र रिक्त है और समस्या का कोई सुसंगत हल नहीं।
सावधान
अपरिबद्ध क्षेत्र पर सबसे बड़ा कोणीय मान अधिकतम नहीं है। क्षेत्र में दूर के बिंदु Z को जितना चाहें उतना बड़ा कर देते हैं।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक बढ़ई कुर्सियाँ (x) और मेज़ें (y) बनाता है। एक कुर्सी में 2 घंटे और एक मेज़ में 3 घंटे लगते हैं, और उसके पास दिन में 12 घंटे हैं। कौन-सा व्यवरोध उसके समय को बताता है?
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उत्तरB · 2x+3y≤12
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक आहार से कम से कम 40 इकाई विटामिन A मिलना चाहिए। भोजन P (x kg) से 5 इकाई प्रति kg और भोजन Q (y kg) से 2 इकाई प्रति kg मिलती है। कौन-सा व्यवरोध यह व्यक्त करता है?
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उत्तरD · 5x+2y≥40
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक फर्म उत्पाद M की x और उत्पाद N की y इकाइयाँ बनाती है। मशीन समय M के लिए 3 घंटे और N के लिए 1 घंटा है, 15 घंटे उपलब्ध; श्रम M के लिए 1 घंटा और N के लिए 2 घंटे है, 10 घंटे उपलब्ध। कौन-से व्यवरोध सही हैं?
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उत्तरB · 3x+y≤15,x+2y≤10
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक दुकान अधिक से अधिक 60 इकाई माल रख सकती है, और उसे प्रकार A (x) की इकाइयाँ प्रकार B (y) से कम से कम दोगुनी रखनी हैं। व्यवरोधों का कौन-सा युग्म सही है?
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उत्तरC · x+y≤60,x≥2y
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
भोजन A (x kg) से प्रति kg 2 इकाई प्रोटीन और 3 इकाई लौह मिलता है; भोजन B (y kg) से 4 इकाई प्रोटीन और 1 इकाई लौह। एक भोजन में कम से कम 20 इकाई प्रोटीन और 12 इकाई लौह चाहिए। कौन-से व्यवरोध सही हैं?
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उत्तरA · 2x+4y≥20,3x+y≥12
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक कार्यशाला एक मेज़ (x) ₹900 में बेचती है जिसे बनाने में ₹600 लगते हैं, और एक कुर्सी (y) ₹300 में जिसे बनाने में ₹200 लगते हैं। कौन-सा उद्देश्य उसका लाभ अधिकतम करता है?
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उत्तरD · maximise Z=300x+100y
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
ध्यान देने योग्य
आय लाभ नहीं है: पहले हर वस्तु के मूल्य में से उसकी लागत घटाइए।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक किसान अपनी 50 एकड़ ज़मीन में से x एकड़ पर गेहूँ और y एकड़ पर धान बोता है। गेहूँ को प्रति एकड़ 4 kg और धान को 6 kg खाद चाहिए, और उसके पास 240 kg है। कौन-से व्यवरोध सही हैं?
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उत्तरB · x+y≤50,4x+6y≤240
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक कारख़ाना प्रकार A की x और प्रकार B की y इकाइयाँ बनाता है। कुल बनाई गई इकाइयों में से अधिक से अधिक एक-तिहाई प्रकार B की हो सकती हैं। यह कौन-सा व्यवरोध है?
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उत्तरC · x≥2y
हर संसाधन को (प्रति इकाई उपयोग) × (इकाइयों की संख्या) लिखकर उत्पादों पर जोड़िए।
'अधिक से अधिक' या 'उपलब्ध' से ≤ आता है, 'कम से कम' या 'देना ही है' से ≥; लाभ का अधिकतमीकरण और लागत का न्यूनतमीकरण होता है।
ध्यान देने योग्य
y≤3x+y सरल होकर 2y≤x बनता है; '3y≤x' में कुल के बजाय प्रकार A का एक-तिहाई लिया गया।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक कंपनी दो उत्पाद, P और Q, बनाती है जिन पर ₹30 और ₹40 प्रति इकाई लाभ है। P की हर इकाई में 1 घंटा और Q की हर इकाई में 2 घंटे मशीन समय लगता है; 40 घंटे उपलब्ध हैं। कुल मिलाकर अधिक से अधिक 30 इकाइयाँ बन सकती हैं। अधिकतम लाभ, रुपये में, क्या है?
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उत्तरC · 1,000
P की x और Q की y इकाइयों के साथ: x+2y≤40, x+y≤30, x,y≥0 के अंतर्गत Z=30x+40y का अधिकतमीकरण।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक दुकानदार पंखे ₹300 और लैंप ₹150 में ख़रीदता है, उसके पास ख़र्च के लिए ₹6,000 और 30 वस्तुओं की जगह है। उसे एक पंखे पर ₹40 और एक लैंप पर ₹25 मिलते हैं। उसका अधिकतम संभव लाभ क्या है?
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उत्तरC · ₹900
x पंखे और y लैंप: 300x+150y≤6,000, यानी 2x+y≤40, और x+y≤30; Z=40x+25y का अधिकतमीकरण।
कोणीय बिंदु: (0,0), (0,30), (10,20), (20,0), जहाँ Z के मान 0, 750, 900, 800 हैं।
सबसे बड़ा ₹900 है, 10 पंखे और 20 लैंप के साथ।
ध्यान देने योग्य
₹1,200 में सभी 30 जगहें पंखों से भरी गईं, जिसके लिए ₹9,000 चाहिए, बजट से अधिक।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
एक आहार में भोजन A (x kg) ₹60 प्रति kg और भोजन B (y kg) ₹80 प्रति kg मिलाया जाता है। इसमें कम से कम 8 इकाई प्रोटीन (A से 2 प्रति kg, B से 4) और कम से कम 6 इकाई लौह (A से 3 प्रति kg, B से 1) चाहिए। आहार की न्यूनतम लागत, रुपये में, क्या है?
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उत्तरB · 192
2x+4y≥8, 3x+y≥6, x,y≥0 के अंतर्गत Z=60x+80y का न्यूनतमीकरण: एक अपरिबद्ध क्षेत्र।
हिंदी में कोई पंक्ति ग़लत लगे तो अंग्रेज़ी वाली ही मानें।
भोजन X की कीमत ₹50 प्रति kg है और उससे प्रति kg 1 इकाई विटामिन A और 2 इकाई विटामिन B मिलती है; भोजन Y ₹70 प्रति kg है और उससे 2 इकाई A और 1 इकाई B। मिश्रण में कम से कम 8 इकाई A और 10 इकाई B चाहिए। न्यूनतम लागत क्या है?
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उत्तरB · ₹340
x kg X और y kg Y: x+2y≥8, 2x+y≥10; Z=50x+70y का न्यूनतमीकरण।
कोणीय बिंदु: (0,10), (4,2), (8,0), जहाँ Z के मान 700, 340, 400 हैं।
50x+70y<340 का क्षेत्र में कोई बिंदु नहीं, इसलिए न्यूनतम लागत ₹340 है, 4 kg X और 2 kg Y के साथ।
ध्यान देने योग्य
₹400 में केवल भोजन X, 8 kg, आता है; कुछ Y मिलाना सस्ता है।
NTA के Mathematics / Applied Mathematics सिलेबस में तीन सेक्शन हैं: Section A1, जिसे हर उम्मीदवार हल करता है, फिर Section B1 (Mathematics) या Section B2 (Applied Mathematics), जिनमें से उम्मीदवार एक हल करता है। हर सेक्शन में यूनिट और विषय दिए हैं, अध्याय नहीं, इसलिए यहाँ के अध्याय हमारे हैं। जो विषय दोनों B सेक्शन में हैं और Section A में भी, उसके प्रश्न एक ही जगह, Section A में हैं।