Bài 2.29 trang 28 SBT Toán 10 Tập 1:Giả sử một người ăn kiêng cần được cung cấp ít nhất 300 calo, 36 đơn vị vitamin A và 90 đơn vị vitamin C mỗi ngày từ hai loại đồ uống I và II.

Mỗi cốc đồ uống I cung cấp 60 calo, 12 đơn vị vitamin A và 10 đơn vị vitamin C.Mỗi cốc đồ uống II cung cấp 60 calo, 6 đơn vị vitamin A và 30 đơn vị vitamin C. Biết rằng một cốc đồ uống I có giá 12 nghìn đồng và một cốc đồ uống II có giá 15 nghìn đồng.

a) Gọi x và y tương ứng là số cốc đồ uống I và II. Viết các bất phương trình biểu thị các điều kiện của bài toán thành một hệ bất phương trình và xác định miền nghiệm của hệ đó.

b) Gọi F (nghìn đồng) là số tiền phải trả cho x cốc đồ uống I và y cốc đồ uống II. Hãy biểu diễn F theo x và y.

c) Biết rằng F đạt giá trị nhỏ nhất trên miền nghiệm tìm được ở câu a tại một trong các đỉnh của miền nghiệm, tìm giá trị nhỏ nhất đó. Từ đó suy ra người đó cần uống bao nhiêu cốc loại I và loại II để chi phí là nhỏ nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu hằng ngày.

Lời giải:

a) Do có x cốc đồ uống I và y cốc đồ uống II nên x ≥ 0; y ≥ 0.

x cốc đồ uống I cung cấp 60x calo, 12x đơn vị vitamin A và 10x đơn vị vitamin C.

y cốc đồ uống II cung cấp 60y calo, 6y đơn vị vitamin A và 30y đơn vị vitamin C.

Do người đó cần cung cấp ít nhất 300 calo, 36 đơn vị vitamin A và 90 đơn vị vitamin C nên 60x + 60y ≥ 300; 12x + 6y ≥ 36; 10x + 30y ≥ 90.

Khi đó ta có hệ bất phương trình sau: $\left\{\begin{array}{l}x\ge 0\\ y\ge 0\\ 60\text{x}+60y\ge 300\\ 12\text{x}+6y\ge 36\\ 10\text{x}+30y\ge 90\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{l}x\ge 0\\ y\ge 0\\ x+y\ge 5\\ 2\text{x}+y\ge 6\\ x+3y\ge 9\end{array}\right.$

Biểu diễn tập nghiệm của các bất phương trình trên mặt phẳng tọa độ:

• Đường thẳng d₁: x = 0 là đường thẳng trùng với trục Oy.

Chọn điểm I(3; 3) $\in$ d₁ và thay vào biểu thức x ta được 3 > 0.

Suy ra miền nghiệm của bất phương trình x ≥ 0 là nửa mặt phẳng bờ d₁ chứa điểm I(3; 3).

• Đường thẳng d₂: y = 0 là đường thẳng trùng với trục Ox.

Chọn điểm I(3; 3) $\in$ d₂ và thay vào biểu thức y ta được 3 > 0.

Suy ra miền nghiệm của bất phương trình y ≥ 0 là nửa mặt phẳng bờ d₂ chứa điểm I(3; 3).

• Vẽ đường thẳng d₃: x + y = 5 bằng cách vẽ đường thẳng đi qua hai điểm (0; 5) và (5; 0).

Chọn điểm I(3; 3) $\in$ d₃ và thay vào biểu thức x + y ta được 6 > 5.

Suy ra miền nghiệm của bất phương trình x + y ≥ 5 là nửa mặt phẳng bờ d₃ chứa điểm I(3; 3).

• Vẽ đường thẳng d₄: 2x + y = 6 bằng cách vẽ đường thẳng đi qua hai điểm (0; 6) và (1; 4).

Chọn điểm I(3; 3) $\in$ d₄ và thay vào biểu thức x + y ta được 2 . 3 + 3 = 9 > 6.

Suy ra miền nghiệm của bất phương trình 2x + y ≥ 5 là nửa mặt phẳng bờ d₄ chứa điểm I(3; 3).

• Vẽ đường thẳng d₅: x + 3y = 9 bằng cách vẽ đường thẳng đi qua hai điểm (0; 3) và (3; 2).

Chọn điểm I(3; 3) $\in$ d₅ và thay vào biểu thức x + 3y ta được 2 + 3 . 3 = 11 > 5.

Suy ra miền nghiệm của bất phương trình x + 3y ≥ 9 là nửa mặt phẳng bờ d₅ chứa điểm I(3; 3).

Khi đó miền nghiệm của hệ là miền không bị gạch như hình vẽ dưới đây:

Ta thấy miền nghiệm của hệ bất phương trình trên là miền tứ giác với các đỉnh (0; 6), (1; 4), (3; 2), (9; 0).

b) Chi phí cho hai loại đồ uống là F(x; y) = 12x + 15y (nghìn đồng).

c) Ta có:

F(0; 6) = 12 . 0 + 15 . 6 = 90;

F(1; 4) = 12 . 1 + 15 . 4 = 72;

F(3; 2) = 12 . 3 + 15 . 2 = 66;

F(9; 0) = 12 . 9 + 15 . 0 = 108.

Giá trị nhỏ nhất của F(x; y) bằng 66 khi x = 3 và y = 2.

Vậy người đó cần uống 3 cốc đồ uống I và 2 cốc đồ uống II để đạt được các mục tiêu đã đề ra.