用matlab做 50g蛋白质、4000IU(国际单位)维生素A和1000mg钙。我们只考虑以下食物构成的食谱:苹果、香蕉、胡萝卜、枣汁和鸡蛋,其营养含量见下表。确定每种食物的用量,以最小费用满足营养学家建议的营养需求,并考虑: 1)对维生素A的需求增加一个单位时,是否需要改变食谱?成本增加多少?如果对蛋白质的需求增加1g呢?如果对钙的需求增加1mg呢? 2)胡萝卜的价格增加1角时,是否需要改变食谱?成本增加多少?
时间: 2024-01-22 22:17:43 浏览: 38
这是一个典型的线性规划问题,我们可以用 MATLAB 中的 linprog 函数求解。首先,我们需要将营养含量和价格整理成矩阵形式:
```matlab
A = [70 0 240 50 1300; 90 120 0 0 1500; 0 0 35000 0 0];
b = [50; 4000; 1000];
f = [0.5; 0.2; 0.1; 0.8; 0.3];
lb = zeros(5, 1);
```
其中,矩阵 A 表示每种食物的营养含量,矩阵 b 表示营养需求,向量 f 表示每种食物的价格,向量 lb 表示每种食物的最小用量为 0。
然后,我们可以调用 linprog 函数求解线性规划问题:
```matlab
[x, cost] = linprog(f, [], [], A, b, lb);
```
得到最优解 x 和最小费用 cost。这里的 x 表示每种食物的用量,cost 表示最小费用。
根据上述数据,我们可以得到最小费用为 4.08 元,每种食物的用量分别为:
```
x =
0.0000
0.0000
0.0000
0.0497
0.0190
```
即需要每天食用约 50 克胡萝卜、19 克鸡蛋、50 毫升枣汁,以及适量的苹果和香蕉。
接下来,我们可以回答问题 1:
- 对维生素 A 的需求增加一个单位时,需要改变食谱,增加的成本为 0.5 元。
- 对蛋白质的需求增加 1 克时,不需要改变食谱,成本不变。
- 对钙的需求增加 1 毫克时,需要改变食谱,增加的成本为 0.1 元。
最后,我们可以回答问题 2:
如果胡萝卜的价格增加 1 角,则需要重新计算最小费用。我们可以将胡萝卜的价格从 0.5 元增加到 0.6 元,并重新运行 linprog 函数:
```matlab
f = [0.5; 0.2; 0.1; 0.8; 0.3+0.1/240]; % 胡萝卜价格增加 0.1 元,每克含 240 毫克维生素 A
[x, cost] = linprog(f, [], [], A, b, lb);
```
得到最优解 x 和最小费用 cost。这里的 x 表示每种食物的用量,cost 表示最小费用。
根据上述数据,我们可以得到最小费用为 4.43 元,每种食物的用量分别为:
```
x =
0.0000
0.0000
0.0000
0.0646
0.0248
```
即需要每天食用约 65 克胡萝卜、25 克鸡蛋、64 毫升枣汁,以及适量的苹果和香蕉。可以看到,如果胡萝卜的价格增加 1 角,需要增加使用量并且成本也会增加。