實作練習 4。以 7 種非常規飼料建立整數規劃(Integer Programming, IP),在營養與比例限制下最小化每週飼料成本。
把成本、蛋白質、總可消化養分(Total Digestible Nutrients, TDN)、鈣與配方比例轉成 Excel Solver 限制式。
乾旱造成傳統飼料不足,農場改用 Chocolate Lucky Charms、Butterfinger、Milk Duds、香草冰淇淋、Cap’n Crunch、糖果玉米與 Chips Ahoy 組成一週飼料。
| 飼料 | 成本/磅 | 巧克力 | 蛋白質 | TDN | 鈣 |
|---|---|---|---|---|---|
| Chocolate Lucky Charms | 2.15 | 是 | 75 | 12 | 3 |
| Butterfinger | 7.00 | 是 | 80 | 20 | 4 |
| Milk Duds | 4.25 | 是 | 45 | 18 | 4.5 |
| 香草冰淇淋 | 6.35 | 否 | 65 | 6 | 12 |
| Cap’n Crunch | 5.25 | 否 | 72 | 11 | 2 |
| 糖果玉米 | 4.00 | 否 | 26 | 8 | 1 |
| Chips Ahoy | 6.75 | 是 | 62 | 12 | 5 |
最小化總成本。限制:蛋白質 ≥20,000;TDN ≥4,025;鈣介於 1,000–1,200;巧克力總磅數不得超過非巧克力;任一單品不得超過總重量 25%;兩種穀片合計不得超過 40%;所有磅數為整數。
| 飼料 | 最佳磅數 |
|---|---|
| Chocolate Lucky Charms | 83 |
| Butterfinger | 56 |
| Milk Duds | 28 |
| 香草冰淇淋 | 34 |
| Cap’n Crunch | 51 |
| 糖果玉米 | 83 |
| Chips Ahoy | 0 |
總重量 335 磅;總成本 1,505.10;蛋白質 20,005;TDN 4,049;鈣 1,192。巧克力 167 磅、非巧克力 168 磅;兩種穀片恰為總重量 40%。
最適解同時壓住多個邊界限制,顯示最低成本配方不是只挑最便宜單品,而是由營養與比例條件共同決定。
根據原書 7 種飼料與 Solver 結果,指出哪些限制接近或達到邊界,並說明這對配方彈性代表什麼;不得修改任何原書數字。
問題: 若穀片合計上限由 40% 降為 35%,原最適解是否仍可行?
參考解答: 不可行;原解的兩種穀片合計 134 磅,占 335 磅正好 40%,必須重新求解。