13. (★★)现有一个种植总面积为$540m^2$的长方形塑料温棚,分垄间隔套种草莓和西红柿共$24$垄,种植的草莓或西红柿单种农作物的总垄数不低于$10$垄,又不超过$14$垄(垄数为正整数),它们的占地面积、产量、利润分别如下:

(1)若设草莓共种植了$x$垄,通过计算说明共有几种种植方案,分别是哪几种?
(2)在这几种种植方案中,哪种方案获得的利润最大?最大利润是多少?
(1)若设草莓共种植了$x$垄,通过计算说明共有几种种植方案,分别是哪几种?
(2)在这几种种植方案中,哪种方案获得的利润最大?最大利润是多少?
答案
(1)
根据题意,西红柿种植了 $(24 - x)$ 垄,占地面积总和为 $30 × (24 - x) + 15x ≤ 540$,
即$720 - 30x + 15x ≤ 540$,
$720 - 15x ≤ 540$,
$-15x ≤ -180$,
$x ≥ 12$。
又因为 $x ≤ 14$,且 $x$ 为正整数,
$\therefore x=12,13,14$,
共有三种种植方案,分别是:
方案一:草莓种植 $12$ 垄,西红柿种植 $12$ 垄。
方案二:草莓种植 $13$ 垄,西红柿种植 $11$ 垄。
方案三:草莓种植 $14$ 垄,西红柿种植 $10$ 垄。
(2)
解法一:方案一获得的利润:$12 × 50 × 1.6 + 12 × 160 × 1.1 = 3072$(元)。
方案二获得的利润:$13 × 50 × 1.6 + 11 × 160 × 1.1 = 2976$(元)。
方案三获得的利润:$14 × 50 × 1.6 + 10 × 160 × 1.1 = 2880$(元)。
由计算可得,方案一即种植西红柿和草莓各 $12$ 垄,获得的利润最大,最大利润是 $3072$ 元。
解法二:设利润为 $y$ 元,由题意可得$y= 1.6 × 50x + 1.1 × 160(24 - x) = -96x + 4224$,
$\because k = -96 < 0$,
$\therefore y$ 随 $x$ 的增大而减小,
又$\because12 ≤ x ≤ 14$,$x$ 为正整数,
当 $x = 12$ 时,利润最大,最大利润为 $3072$ 元。
根据题意,西红柿种植了 $(24 - x)$ 垄,占地面积总和为 $30 × (24 - x) + 15x ≤ 540$,
即$720 - 30x + 15x ≤ 540$,
$720 - 15x ≤ 540$,
$-15x ≤ -180$,
$x ≥ 12$。
又因为 $x ≤ 14$,且 $x$ 为正整数,
$\therefore x=12,13,14$,
共有三种种植方案,分别是:
方案一:草莓种植 $12$ 垄,西红柿种植 $12$ 垄。
方案二:草莓种植 $13$ 垄,西红柿种植 $11$ 垄。
方案三:草莓种植 $14$ 垄,西红柿种植 $10$ 垄。
(2)
解法一:方案一获得的利润:$12 × 50 × 1.6 + 12 × 160 × 1.1 = 3072$(元)。
方案二获得的利润:$13 × 50 × 1.6 + 11 × 160 × 1.1 = 2976$(元)。
方案三获得的利润:$14 × 50 × 1.6 + 10 × 160 × 1.1 = 2880$(元)。
由计算可得,方案一即种植西红柿和草莓各 $12$ 垄,获得的利润最大,最大利润是 $3072$ 元。
解法二:设利润为 $y$ 元,由题意可得$y= 1.6 × 50x + 1.1 × 160(24 - x) = -96x + 4224$,
$\because k = -96 < 0$,
$\therefore y$ 随 $x$ 的增大而减小,
又$\because12 ≤ x ≤ 14$,$x$ 为正整数,
当 $x = 12$ 时,利润最大,最大利润为 $3072$ 元。
14. (★★★)为了保护环境,某企业决定购买$10$台污水处理设备。现有$A$,$B$两种型号的设备,其中每台的价格、月处理污水量及年消耗费如下表。经预算,该企业购买设备的资金不高于$105$万元。

(1)请问:该企业有几种购买方案?
(2)若该企业每月产生的污水量为$2040$吨,为了节约资金,应选择哪种购买方案?
(3)在第(2)问的条件下,若每台设备的使用年限为$10$年,污水厂处理污水费为每吨$10$元。请你计算,该企业自己处理污水与将污水排到污水厂处理相比较,$10$年节约资金多少万元?(注:企业处理污水的费用包括购买设备的资金和消耗费)
(1)请问:该企业有几种购买方案?
(2)若该企业每月产生的污水量为$2040$吨,为了节约资金,应选择哪种购买方案?
(3)在第(2)问的条件下,若每台设备的使用年限为$10$年,污水厂处理污水费为每吨$10$元。请你计算,该企业自己处理污水与将污水排到污水厂处理相比较,$10$年节约资金多少万元?(注:企业处理污水的费用包括购买设备的资金和消耗费)
答案
(1) 设购买A型设备$x$台,B型设备$10 - x$台,资金不高于105万元:
$12x + 10(10 - x) ≤ 105$,
$2x ≤ 5$,
$x ≤ 2.5$,
由于$x$为非负整数,$x$可取$0, 1, 2$,有3种购买方案:
A型0台,B型10台;
A型1台,B型9台;
A型2台,B型8台。
(2) 每月处理污水量2040吨:
$240x + 200(10 - x) ≥ 2040$,
$40x ≥ 40$,
$x ≥ 1$,
结合(1)中$x ≤ 2.5$,$x$可取$1, 2$。
为节约资金,计算总费用:
$x = 1$时,总费用$12 × 1 + 10 × 9 = 102$(万元);
$x = 2$时,总费用$12 × 2 + 10 × 8 = 104$(万元)。
选择购买A型1台,B型9台。
(3) 企业自己处理污水10年总费用:
购买费102万元,年消耗费$1 × 1 + 9 × 1 = 10$(万元),
10年消耗费$10 × 10 = 100$(万元),
总费用$102 + 100 = 202$(万元)。
排到污水厂处理费用:
每月2040吨,每年$2040 × 12 = 24480$(吨),
10年$24480 × 10 = 244800$(吨),
费用$244800 × 10 = 244.8$(万元)。
节约资金:
$244.8 - 202 = 42.8$(万元)。
10年节约资金42.8万元。
$12x + 10(10 - x) ≤ 105$,
$2x ≤ 5$,
$x ≤ 2.5$,
由于$x$为非负整数,$x$可取$0, 1, 2$,有3种购买方案:
A型0台,B型10台;
A型1台,B型9台;
A型2台,B型8台。
(2) 每月处理污水量2040吨:
$240x + 200(10 - x) ≥ 2040$,
$40x ≥ 40$,
$x ≥ 1$,
结合(1)中$x ≤ 2.5$,$x$可取$1, 2$。
为节约资金,计算总费用:
$x = 1$时,总费用$12 × 1 + 10 × 9 = 102$(万元);
$x = 2$时,总费用$12 × 2 + 10 × 8 = 104$(万元)。
选择购买A型1台,B型9台。
(3) 企业自己处理污水10年总费用:
购买费102万元,年消耗费$1 × 1 + 9 × 1 = 10$(万元),
10年消耗费$10 × 10 = 100$(万元),
总费用$102 + 100 = 202$(万元)。
排到污水厂处理费用:
每月2040吨,每年$2040 × 12 = 24480$(吨),
10年$24480 × 10 = 244800$(吨),
费用$244800 × 10 = 244.8$(万元)。
节约资金:
$244.8 - 202 = 42.8$(万元)。
10年节约资金42.8万元。
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