Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Berichten: 7

Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Ik heb hier wat geprobeerd maar ik kom er niet verder mee. Zou iemand mij misschien kunnen helpen?

{a1,a2,....,an} zijn n positieve gehele getallen. Bepaal deze n positieve gehele getallen zo dat a1+a2+...+an=1000 en het produkt, dus a1*a2*...*an zo groot mogelijk is.

Hetzelfde maar nu voor n positieve reele getallen.

Bepaal {a1,...,an} als geldt:

a1*...*an =constant en a1+a2+...+an is minimaal.

1. Als {a1,...,an} positieve gehele getallen.

2. Als {a1,...,an} positieve reele getallen.

Wie zou me hierbij een handje willen helpen....Ik loop helemaal vast.

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Mag je n zelf bepalen? Ik zou n=125 en ai=8 nemen, dan is het product 8125.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Berichten: 7

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Mag je n zelf bepalen? Ik zou n=125 en ai=8 nemen, dan is het product 8125.
Als je n=125 neem en je rekent 8^125 uit krijg je 9,27*10^150. Een opmerking is dat je inplaats van n=125 ook n=500 neemt en dan heb je 2^500 en dit is ook hetzelfde al 8^125.

Als je n=334 kiest (hierbij probeer ik 1000 te delen door 3). Neem dan a[1]=...=a[333]=3 en a[334]=1 krijgt je dan 7,63*10^158 en dit is nog groter.

Wat ik heb opgemerkt is dat als je groter dan 3 maakt dat het product kleiner wordt dus het moet liggen in de buurt van 3 (voor bijna alle a). Verder merk ik op dat:

a[1] a[2] .......a[332] a[333] a[334] Het product

3 3 .......... 3 3 1 7,63*10^158

3 3 .......... 3 2 2 1,02*10^159

Verder kan je het niet verdelen en de tweede is aanzienlijk groter dan de eerste. Dus ik heb dit gemerkt als de optimale oplossing voor gehele positieve getallen.

Als ik hetzelfde moet doen voor gehele reele getallen merk ik eerst op dat de optimale oplossing rond 3 moet zitten omdat de positieve gehele getallen een deelverzameling is van de reele getallen; dus het optimale punt moet ook in de buurt zitten van 3 (zoals bij de gehele getallen).

Dezelfde rij (kijk nu alleen naar de laatstew drie cijfers)

3 3 3 ....... 3 2 2 product = 3*2*2=12

3 3 3 ........2,9 2,1 2 product = 2,9*2,1*2=12,18

3 3 3 ........2,8 2,1 2,1 product = 2,8*2,1*2,1 = 12,348

Wanneer is deze maximaal voor de laatste drie? Hiervoor heb ik een functie gemaakt

f(x)=(3-2x)*(2+x)*(2+x) en ik moet deze functie maximaliseren.

Er geldt hier dat x=0,33333248 (oplossing met GRM) de oplossing is. Exact oplossen levert: x=1/3. Dus de oplossing wordt:

3 3 3 ........2 1/3 2 1/3 2 1/3 als we alleen kijken naar de laatste 3.

Wat gebeurt er als we de rest ook mee laten tellen?

Ik kom er niet verder en weet iemand misschien of wat ik hier doe wel goed is?[/tex]

Berichten: 91

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Ik heb het anders aangepakt maar ik weet niet of je er ergens mee komt. Ik maak een functie
\(g(a_1,a_2,...,a_n)=a_1*a_2*...*a_n\)
onder de nevenvoorwaarde
\(a_1+a_2+...+a_n=1000\Leftrightarrow a_1=1000-a_2-a_3-...-a_n\)
Na substitutie van de nevenvoorwaarde in g bekom je een nieuwe functie
\(f(a_2,a_3,...,a_n)=(1000-a_2-a_3-...-a_n)*a_2*...*a_n\)
Na een beetje herschrijven kom je aan
\(f(a_2,a_3,...,a_n)=1000*a_2*...*a_n-a_2^2*a_3*...*a_n-a_2*a_3^2*...*a_n-...-a_2*a_3*...*a_{n-1}^2*a_n-a_2*a_3*...*a_{n-1}*a_n^2\)
En deze functie moet je maximaliseren :) .

Ten eerste moet je dan de gradiënt van f berekenen:
\(\nabla =(a_3*a_4*...*a_n*(1000-2a_2-a_3-...-a_n),a_2*a_4*...*a_n*(1000-a_2-2a_3-...-a_n),...,a_2*a_3*...*a_{n-2}*a_n*(1000-a_2-a_3-...-2a_{n-1}-a_n,a_2*a_3*...*a_{n-2}*a_{n-1}*(1000-a_2-a_3-...-a_{n-1}-2a_n))\)
En dan moet je alle waarden van
\(a_i\)
vinden zodat de gradiënt
\((0,0,...,0)\)
wordt.

Ik weet niet of dit een goeie manier is, en of het probleem zo überhaupt op te lossen is.

Edit: hij zegt dat de volgende LateX "[unparseable or potentially dangerous latex formula]"

nabla =(a_3*a_4*...*a_n*(1000-2a_2-a_3-...-a_n),a_2*a_4*...*a_n*(1000-a_2-2a_3-...-a_n),...,a_2*a_3*...*a_{n-2}*a_n*(1000-a_2-a_3-...-2a_{n-1}-a_n,a_2*a_3*...*a_{n-2}*a_{n-1}*(1000-a_2-a_3-...-a_{n-1}-2a_n))

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Volgens mij heeft het iets te maken met als een latex formule te lang wordt. Misschien even opdelen in meerdere regels?

Over het optimaliseren: Het is sowieso optimaal om de ai's zo weinig mogelijk te laten verschillen.

Immers als ai en aj verschillend zijn, en je vervangt ze beide door a=(ai+aj)/2, dan blijft de som hetzelfde en wordt het product groter.

Want: noem c=a-ai, dan ai*aj = (a-c)(a+c) = a2-c2 < a2.

In het reële geval is het dus optimaal om alle n de getallen hetzelfde te houden, oftewel ai = 1000/n.

Daarom moet je
\(f:n\nrightarrow\rr, f(n)=(\frac{1000}{n})^n\)
optimaliseren. Daar komt n=1000/e uit, dus n=367 of n=368, en f(n=368) blijkt het grootste:
\(a_i=\frac{1000}{368}\)
en
\({a_i}^{368} \approx 0.58614\cdot10^{160}\)
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Nog even over het niet-reële geval:
Als je n=334 kiest (hierbij probeer ik 1000 te delen door 3). Neem dan a[1]=...=a[333]=3 en a[334]=1 krijgt je dan 7,63*10^158 en dit is nog groter.
Klopt, en het wordt zelfs nog ietsje groter door die laatste 1 bij een 3 op te tellen. Dus n=333, met a1=4 en de overige ai=3. Komt 1.01465*10159 uit.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Berichten: 18

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Hoe luidt de berekening bij het optimaliseren van deze formule:

Daarom moet je
\(f:n\nrightarrow\rr, f(n)=(\frac{1000}{n})^n\)
optimaliseren. Daar komt n=1000/e uit, dus n=367 of n=368 ????

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

"optimaliseren" is in deze context gewoon maximaliseren.

Dus differentiëren, dat levert
\(f'(x)=\left(\frac{1000}{x}\right)^x\cdot(\log\left(\frac{1000}{x}\right)-1)\)
Afgeleide gelijkstellen aan nul:
\(f'(x)=0 \Longleftrightarrow \log\left(\frac{1000}{x}\right)=1 \Longleftrightarrow \frac{1000}{x}=e \Longleftrightarrow x=\frac{1000}{e} \approx 367.8794\)
Tekenschema:

Afbeelding

Dus t/m n=367 is f(n) stijgend, en vanaf n=368 is f(n) dalend, daarom ligt het maximum bij n=367 of n=368. Door beide in te vullen zie je dat het f(368) is.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Berichten: 18

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Iemand enig idee hoe het gaat voor het geval:

a1+a2+...+an= minimaal en het produkt, dus a1*a2*...*an = constant.

Voor:

1. Als {a1,...,an} positieve gehele getallen.

2. Als {a1,...,an} positieve reele getallen.

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Algebra: product en som van positieve gehele getallen

Voor het reële geval denk ik dat je uitkomt op
\(a_i=\sqrt[n]{\mbox{cons\tante}}\)
, om dezelfde reden als boven: als er verschillende ai's zouden zijn, zouden ze ook allebei minder dan hun gemiddelde kunnen zijn voor hetzelfde (constante) product en een kleinere som, dus dan was het kennelijk niet minimaal.

Vervolgens n*ai minimaliseren naar n, dit hangt af van de constante, komt log(constante) uit (zelfde werkwijze als boven).

In het discrete geval kunnen er wat kleine afwijkingen zijn, afhankelijk van de constante.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Reageer