Gọi:
- \( x \) là số mô hình cỡ nhỏ,
- \( y \) là số mô hình cỡ trung.
Theo đề bài, ta có các điều kiện:
1. Thời gian xếp mô hình không quá 15 giờ:
\[
2x + 3y \leq 15
\]
2. Số mô hình xếp được ít nhất là 6:
\[
x + y \geq 6
\]
3. Số mô hình phải là số nguyên không âm:
\[
x \geq 0, \quad y \geq 0
\]
Học sinh muốn thu được số tiền gây quỹ cao nhất, nên ta cần tối đa hóa hàm lợi nhuận:
\[
Z = 90,000x + 120,000y
\]
---
**Bước 1: Viết lại các bất phương trình**
- \( 2x + 3y \leq 15 \)
- \( x + y \geq 6 \)
- \( x \geq 0, y \geq 0 \)
---
**Bước 2: Tìm các điểm góc của miền nghiệm**
Ta sẽ tìm giao điểm của các đường:
- \( 2x + 3y = 15 \)
- \( x + y = 6 \)
Giải hệ:
\[
\begin{cases}
2x + 3y = 15 \\
x + y = 6
\end{cases}
\]
Từ phương trình thứ hai: \( y = 6 - x \)
Thay vào phương trình thứ nhất:
\[
2x + 3(6 - x) = 15 \\
2x + 18 - 3x = 15 \\
-x + 18 = 15 \\
-x = -3 \\
x = 3
\]
Thay lại vào \( y = 6 - x \):
\[
y = 6 - 3 = 3
\]
Vậy giao điểm là \( (3, 3) \).
---
**Bước 3: Xác định các điểm góc của miền nghiệm**
Các điểm có thể là:
- Điểm khi \( x = 0 \):
- Từ \( 2x + 3y \leq 15 \) => \( 3y \leq 15 \Rightarrow y \leq 5 \)
- Từ \( x + y \geq 6 \) => \( y \geq 6 \)
Không tồn tại \( y \) thỏa hai điều kiện này khi \( x=0 \), vì \( y \leq 5 \) và \( y \geq 6 \) mâu thuẫn.
- Điểm khi \( y=0 \):
- Từ \( 2x + 3 \cdot 0 \leq 15 \Rightarrow 2x \leq 15 \Rightarrow x \leq 7.5 \)
- Từ \( x + 0 \geq 6 \Rightarrow x \geq 6 \)
Vậy \( x \) có thể từ 6 đến 7.5 khi \( y=0 \).
- Giao điểm \( (3, 3) \) đã tìm được.
---
**Bước 4: Xác định vùng nghiệm**
Với điều kiện \( x + y \geq 6 \) và \( 2x + 3y \leq 15 \), vùng nghiệm là đa giác có các điểm góc:
- \( (6, 0) \) (do \( x \geq 6, y=0 \))
- \( (7.5, 0) \) nhưng phải thỏa \( x + y \geq 6 \), với \( y=0 \), \( x=7.5 \geq 6 \) được chấp nhận
- \( (3, 3) \)
- \( (0, y) \) không thỏa điều kiện \( y \geq 6 \) khi \( x=0 \)
Vậy các điểm quan tâm là \( (6,0) \), \( (7.5,0) \), và \( (3,3) \).
---
**Bước 5: Tính giá trị hàm mục tiêu tại các điểm**
- Tại \( (6, 0) \):
\[
Z = 90,000 \times 6 + 120,000 \times 0 = 540,000 \text{ đồng}
\]
- Tại \( (7.5, 0) \):
\[
Z = 90,000 \times 7.5 + 120,000 \times 0 = 675,000 \text{ đồng}
\]
- Tại \( (3, 3) \):
\[
Z = 90,000 \times 3 + 120,000 \times 3 = 270,000 + 360,000 = 630,000 \text{ đồng}
\]
---
**Bước 6: Kiểm tra tính nguyên của số mô hình**
Số mô hình phải là số nguyên, vì xếp giấy không thể xếp một phần mô hình.
Điểm \( (7.5, 0) \) không hợp lệ vì \( x=7.5 \) không phải số nguyên.
Điểm \( (6, 0) \) và \( (3, 3) \) đều hợp lệ.
Ngoài ra, ta có thể thử các cặp nguyên trong miền nghiệm:
- \( (4, 3) \):
\[
2 \times 4 + 3 \times 3 = 8 + 9 = 17 > 15 \quad \text{(vượt quá 15 giờ)}
\]
- \( (5, 2) \):
\[
2 \times 5 + 3 \times 2 = 10 + 6 = 16 > 15
\]
- \( (3, 4) \):
\[
2 \times 3 + 3 \times 4 = 6 + 12 = 18 > 15
\]
- \( (5, 1) \):
\[
2 \times 5 + 3 \times 1 = 10 + 3 = 13 \leq 15, \quad 5 + 1 = 6 \geq 6
\]
Tính tiền:
\[
Z = 90,000 \times 5 + 120,000 \times 1 = 450,000 + 120,000 = 570,000
\]
- \( (4, 2) \):
\[
2 \times 4 + 3 \times 2 = 8 + 6 = 14 \leq 15, \quad 4 + 2 = 6 \geq 6
\]
Tính tiền:
\[
Z = 90,000 \times 4 + 120,000 \times 2 = 360,000 + 240,000 = 600,000
\]
---
**Bước 7: Kết luận**
Các phương án thỏa mãn nguyên và điều kiện:
| x | y | Thời gian (giờ) | Tổng mô hình | Tiền thu được (đồng) |
|---|---|-----------------|--------------|----------------------|
| 6 | 0 | 12 | 6 | 540,000 |
| 5 | 1 | 13 | 6 | 570,000 |
| 4 | 2 | 14 | 6 | 600,000 |
| 3 | 3 | 15 | 6 | 630,000 |
Trong các lựa chọn trên, phương án \( (3, 3) \) thu được số tiền lớn nhất là 630,000 đồng.
---
**Trả lời:**
Học sinh đó có thể thu được số tiền gây quỹ cao nhất là **630,000 đồng** khi xếp 3 mô hình cỡ nhỏ và 3 mô hình cỡ trung, với tổng thời gian xếp là 15 giờ và tổng số mô hình là 6.