令和6年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問75

製品X,Yを1台製造するのに必要な部品数は,表のとおりである。製品1台当たりの利益がX,Yともに1万円のとき,利益は最大何万円になるか。ここで,部品Aは120個,部品Bは60個まで使えるものとする。

製品X, Yを1台製造するために必要な部品A, Bの数を表した表
図の説明テキスト

単位 個

部品 \ 製品 X Y
A 3 2
B 1 2
解答・解説

正解: ウ. 45

線形計画法とは

複数の制約条件を満たしながら、目的とする関数(利益など)の値を最大化または最小化する組み合わせを求める手法です。各条件を一次不等式で表し、連立方程式などから最適な値を導き出します。

正解の根拠

製品Xの製造台数を xx 台、製品Yの製造台数を yy 台とします。
表に記載された部品ごとの必要数と、使える部品の上限数から、以下の制約条件が成り立ちます。

  • 部品Aの条件: 3x+2y≦1203x + 2y \leqq 120
  • 部品Bの条件: x+2y≦60x + 2y \leqq 60
  • 製造台数の条件: x≧0x \geqq 0 、 y≧0y \geqq 0

製品1台当たりの利益がX、Yともに1万円であるため、最大化したい利益は x+yx + y (万円)で表されます。
利益が最大となるのは、複数の制約条件を満たす範囲の境界(連立方程式の解や、変数の一方を0としたときの値)です。

  1. 2つの条件式の交点を求める

部品Aと部品Bの条件を等式として連立方程式を解きます。

3x+2y=1203x + 2y = 120

x+2y=60x + 2y = 60

上の式から下の式を引きます。

2x=602x = 60

x=30x = 30

これを下の式に代入します。

30+2y=6030 + 2y = 60

2y=302y = 30

y=15y = 15

このとき、製品Xを30台、製品Yを15台製造するため、利益は 30+15=4530 + 15 = 45 万円となります。

  1. 変数の一方を0として利益を確認する

製品をどちらか片方だけ製造する場合を計算します。

  • 製品Xのみを製造する場合( y=0y = 0 ):部品Aの条件から 3x=1203x = 120 となり x=40x = 40 。利益は40万円です。
  • 製品Yのみを製造する場合( x=0x = 0 ):部品Bの条件から 2y=602y = 60 となり y=30y = 30 。利益は30万円です。

算出した利益を比較すると、最大となるのは45万円です。

各選択肢の解説

  • ア: 製品Yだけを上限まで製造した場合(30台)の利益です。製品Xと組み合わせて製造することで、より大きな利益を得られます。
  • イ: 製品Xだけを上限まで製造した場合(40台)の利益です。製品Yと組み合わせて製造することで、より大きな利益を得られます。
  • ウ: 正解です。
  • エ: 部品Bの条件のみに着目し、製品Xが60台製造できるとした場合の利益です。部品Aが不足するため、実際に60台製造することはできません。

Spineチーム