Grafik układu nierówności

O Grafik układu nierówności

Witamy w naszym narzędziu grafik-układu-nierówności, potężnym kalkulatorze online zaprojektowanym, aby pomóc uczniom, nauczycielom i entuzjastom matematyki w wizualizacji układów nierówności liniowych. Nasz kalkulator rysuje każdą nierówność na płaszczyźnie współrzędnych, identyfikuje obszar dopuszczalny, w którym wszystkie nierówności są spełnione, i dostarcza wizualne rozwiązania krok po kroku.

Główne Cechy

• Wiele Nierówności: Rysuj 2 lub więcej nierówności liniowych jednocześnie
• Wizualizacja Obszaru Dopuszczalnego: Zobacz obszar przecięcia, w którym spełnione są wszystkie nierówności
• Interaktywna Płaszczyzna Współrzędnych: Konfigurowalne granice osi x i y
• Identyfikacja Wierzchołków: Automatyczne znajdowanie i oznaczanie punktów narożnych obszaru dopuszczalnego
• Style Linii Brzegowych: Linie ciągłe dla ≤/≥, linie przerywane dla </>
• Rozwiązania Krok po Kroku: Szczegółowe wyjaśnienia procesu rysowania
• Wnioski Edukacyjne: Dowiedz się więcej o programowaniu liniowym i optymalizacji
• Piękny Rendering: Grafika SVG profesjonalnej jakości

Czym jest układ nierówności?

Układ nierówności składa się z dwóch lub więcej nierówności, które muszą być spełnione jednocześnie. Rozwiązaniem układu nierówności jest zbiór wszystkich punktów (x, y), które spełniają każdą nierówność w systemie. Ten zbiór rozwiązań jest często nazywany obszarem dopuszczalnym.

Jak używać grafika układu nierówności

1. Wpisz Nierówności: Wpisz każdą nierówność w osobnym wierszu w polu tekstowym. Używaj zmiennych x i y.
2. Ustaw Granice Wykresu: Określ minimalne i maksymalne wartości dla obu osi x i y, aby kontrolować okno widoku.
3. Kliknij Rysuj Układ: Narzędzie przetworzy nierówności i wyświetli wyniki.
4. Zobacz Obszar Dopuszczalny: Zobacz zacieniowany obszar reprezentujący wszystkie rozwiązania układu.
5. Zbadaj Wierzchołki: Sprawdź punkty narożne, w których przecinają się linie brzegowe.

Wskazówki dotyczące wprowadzania danych

Aby uzyskać najlepsze wyniki, postępuj zgodnie z poniższymi konwencjami:

• Zmienne: Używaj x i y jako zmiennych
• Jedna Nierówność na Wiersz: Naciśnij Enter po każdej nierówności
• Symbole Nierówności: Używaj <, >, <=, lub >=
• Wyrażenia Liniowe: Każda nierówność musi być liniowa względem x i y (stopnia 1)
• Mnożenie: Używaj * lub pisz zmienne razem (np. 2*x lub 2x)
• Przykłady:
  • y >= 2*x + 1
  • y < -x + 3
  • x >= 0
  • y >= 0

Rozumienie wykresu

Linie Brzegowe

Każda nierówność tworzy linię brzegową na wykresie:

• Linia Ciągła: Używana dla ≤ lub ≥ (punkty na linii są uwzględnione)
• Linia Przerywana: Używana dla < lub > (punkty na linii są wykluczone)
• Różne Kolory: Każda nierówność jest pokazana w innym kolorze dla przejrzystości

Obszar Dopuszczalny

Obszar dopuszczalny jest pokazany jako:

• Obszar Zacieniowany: Niebiesko-zielony gradient wskazuje zbiór rozwiązań
• Wielokąt Ograniczony: Gdy wszystkie nierówności tworzą zamknięty obszar
• Obszar Nieograniczony: Gdy obszar dopuszczalny rozciąga się nieskończenie w pewnym kierunku
• Brak Obszaru Dopuszczalnego: Gdy nierówności są ze sobą sprzeczne (brak wspólnego rozwiązania)

Wierzchołki

• Czerwone Punkty: Punkty narożne obszaru dopuszczalnego
• Oznaczone Współrzędne: Każdy wierzchołek pokazuje swoje współrzędne (x, y)
• Ważne dla Optymalizacji: W programowaniu liniowym optymalne rozwiązania często występują w wierzchołkach

Zastosowania układów nierówności

Układy nierówności są fundamentalne w wielu dziedzinach:

• Programowanie Liniowe: Problemy optymalizacyjne w biznesie i ekonomii
• Alokacja Zasobów: Określanie sposobu dystrybucji ograniczonych zasobów
• Planowanie Produkcji: Znajdowanie optymalnych poziomów produkcji przy ograniczeniach
• Problemy Żywieniowe: Planowanie odżywiania z minimalnymi i maksymalnymi wymaganiami
• Transport: Minimalizacja kosztów wysyłki przy ograniczeniach przepustowości
• Inwestycje: Optymalizacja portfela przy ograniczeniach ryzyka i zwrotu
• Projektowanie Inżynierskie: Spełnianie specyfikacji przy ograniczeniach fizycznych

Typowe Wzorce i Przykłady

Ograniczenia Pierwszej Ćwiartki

Wiele problemów ze świata rzeczywistego wymaga zmiennych nieujemnych:

x >= 0
y >= 0

Te ograniczenia limitują obszar dopuszczalny do pierwszej ćwiartki.

Ograniczenia Budżetowe

Gdy całkowity koszt nie może przekroczyć budżetu:

2*x + 3*y <= 100

Gdzie x i y reprezentują ilości, a 2 i 3 to koszty jednostkowe.

Ograniczenia Wydajności

Limity produkcji lub zasobów:

x + y <= 50
x <= 30
y <= 40

Wskazówki dotyczące rysowania układów nierówności

• Zacznij od co najmniej 2 nierówności, aby zobaczyć znaczący obszar
• Dołącz x ≥ 0 i y ≥ 0 dla problemów w pierwszej ćwiartce
• Dostosuj granice wykresu, aby zobaczyć cały obszar dopuszczalny
• Jeśli obszar dopuszczalny jest bardzo mały lub duży, zmodyfikuj zakresy osi
• Sprawdź, czy wszystkie nierówności są liniowe (brak składników x² lub xy)
• Zweryfikuj wierzchołki, testując punkty w oryginalnych nierównościach
• Pamiętaj, że obszar dopuszczalny może być nieograniczony lub pusty

Powiązanie z programowaniem liniowym

Układy nierówności stanowią podstawę programowania liniowego, metody znajdowania najlepszego wyniku (maksymalny zysk, minimalny koszt itp.) przy określonych ograniczeniach. Obszar dopuszczalny reprezentuje wszystkie możliwe rozwiązania, a optymalne rozwiązanie zazwyczaj występuje w jednym z wierzchołków.

Standardowy Problem Programowania Liniowego

Zmaksymalizuj lub zminimalizuj: $z = ax + by$ (funkcja celu)

Przy ograniczeniach: Układ nierówności liniowych (ograniczenia)

Oraz: $x \\geq 0, y \\geq 0$ (ograniczenia nieujemności)

Rozwiązywanie problemów

Brak Obszaru Dopuszczalnego

Jeśli twój układ nie ma rozwiązania:

• Sprawdź, czy nie ma sprzecznych nierówności (np. x > 5 i x < 3)
• Zweryfikuj, czy twoje ograniczenia są realistyczne
• Przejrzyj każdą nierówność pod kątem poprawności

Obszar Niewidoczny

Jeśli nie widzisz obszaru dopuszczalnego:

• Dostosuj granice osi x i y do większego zakresu
• Sprawdź, czy obszar nie jest bardzo mały lub położony poza obecnymi granicami
• Zweryfikuj, czy nierówności są wpisane poprawnie

Dodatkowe Zasoby

Aby dowiedzieć się więcej o układach nierówności i programowaniu liniowym:

• Układ nierówności liniowych - Wikipedia (Angielski)
• Rysowanie układów nierówności - Khan Academy (Angielski)
• Programowanie Liniowe - Wolfram MathWorld
• Układy Nierówności - Notatki Matematyczne Paula

Inne powiązane narzędzia:

Kalkulatory algebry:

• Rozwiązywacz Równań Wartości Bezwzględnej Nowy
• Rozwiązywacz nierówności wartości bezwzględnej Nowy
• Upraszczacz Wyrażeń Algebraicznych Nowy
• Rozwiązywacz równań z pierwiastkami Nowy
• Upraszczanie Pierwiastków Nowy
• Rozwiązywacz Nierówności Nowy
• Rozwiązywacz Równań Liniowych Nowy
• Kalkulator Faktoryzacji Wielomianów Nowy
• Kalkulator Dzielenia Wielomianów Nowy
• Kalkulator Dzielenia Syntetycznego Nowy
• Grafik układu nierówności Nowy
• Rozwiązywacz Układów Równań Liniowych Nowy
• Kalkulator wyrażeń wymiernych Nowy
• Kalkulator Rozszerzania Wielomianów Nowy
• Kalkulator Składania Funkcji Nowy
• Rysowanie Wykresów Funkcji Nowy
• Kalkulator dziedziny i zbioru wartości Nowy
• Kalkulator funkcji odwrotnej Nowy
• Kalkulator wierzchołka i osi symetrii Nowy
• Kalkulator punktów przecięcia z osią X i Y Nowy