Задачи на оптимальный выбор

Содержание

Задачи на оптимальный выбор (Финансовая математика)

Задание 16 КИМ-2026 чаще всего ассоциируется с кредитами, но примерно каждая десятая задача - на оптимальный выбор. Здесь нет аннуитетных схем и таблиц платежей, зато нужно найти наилучшую стратегию: когда выгоднее продать актив или при каком объёме производства завод окупится быстрее. В КИМ-2027 такого номера нет, но тема осталась в программе и разошлась надвое: проценты, вклады и кредиты перешли в первую часть кратким заданием 13, а развёрнутый формат с исследованием модели - в задание 17. Ни один из них не повторяет прежний номер один в один, поэтому конспект оставлен как архивный: он сложнее нынешних требований и хорошо ставит технику. Все номера в тексте ниже даны по КИМ-2026.

Тема делится на два сюжета:

  1. Непрерывная оптимизация (заводы и производство): прибыль - квадратичная функция, максимум ищется через вершину параболы.
  2. Дискретная оптимизация (пенсионные фонды и ценные бумаги): параметр - целое число лет, оптимум находится сравнением соседних значений.

Основные математические модели

Если затраты описываются квадратичной функцией C(x)=ax2+bx+cC(x) = ax^2 + bx + c, то функция прибыли Π(x)=Ax2+Bx+C\Pi(x) = Ax^2 + Bx + C примет вид параболы ветвями вниз (A<0A < 0). Её максимум достигается в вершине.

График функции прибыли

Алгоритм решения

Примеры решения

Пример 1. Завод и квадратичная функция затрат

Строительство нового завода стоит 7575 млн рублей. Затраты на производство xx тыс. единиц продукции на таком заводе равны 0,5x2+4x+70{,}5x^2 + 4x + 7 млн рублей в год. Если продукцию завода продавать по цене pp тыс. рублей за единицу, то прибыль фирмы (в млн рублей) за один год составит px−(0,5x2+4x+7)px - (0{,}5x^2 + 4x + 7).

Когда завод будет построен, каждый год фирма будет выпускать продукцию в таком количестве, чтобы прибыль была наибольшей. При каком наименьшем целом значении pp строительство завода окупится не более чем за 3 года?

Пример 2. Ценные бумаги и поиск года

Пенсионный фонд владеет ценными бумагами, которые стоят t2t^2 тыс. рублей в конце года tt (t=1; 2; …t = 1;\, 2;\, \ldots). В конце любого года пенсионный фонд может продать ценные бумаги и положить деньги на счёт в банке, при этом в конце каждого следующего года сумма на счёте будет увеличиваться на 20%20\%.

В конце какого года пенсионному фонду следует продать ценные бумаги, чтобы в конце двадцатого года сумма на его счёте была наибольшей?

Пример 3. Ценные бумаги и поиск процента

Пенсионный фонд владеет ценными бумагами, которые стоят t2t^2 тыс. рублей в конце года tt. В конце любого года фонд может продать ценные бумаги и положить деньги на счёт в банке, при этом в конце каждого следующего года сумма на счёте будет увеличиваться в 1+r1 + r раз.

Фонд хочет продать бумаги в конце такого года, чтобы в конце пятнадцатого года сумма на его счёте была наибольшей. Расчёты показали, что для этого бумаги нужно продавать строго в конце восьмого года. При каких положительных значениях rr это возможно?

Частые ошибки

Стратегия на экзамене

За что дают баллы

В задаче 16 можно получить от 0 до 2 баллов:

  • 2 балла (Максимум): Обоснованно получен верный ответ. Составлена правильная математическая модель, все неравенства решены корректно, сделан правильный вывод о точке максимума.

  • 1 балл: Верно построена математическая модель (выписана правильная функция прибыли или составлена верная система неравенств S(t)>S(t+1)S(t) > S(t+1)), но решение не завершено или в нём допущена одна вычислительная ошибка, которая не искажает логику задачи.

  • 0 баллов: Модель не построена или содержит принципиальные логические ошибки (например, не вычтены затраты, неверно записаны сложные проценты).

Проверь себя
  1. У квадратичной функции прибыли Π(x)=−0,5x2+6x−7\Pi(x) = -0{,}5x^2 + 6x - 7 максимум достигается при каком xx?
  2. Почему в задачах про продажу ценных бумаг нельзя искать максимум S(t)S(t) через производную?
  3. Максимум дискретной функции S(t)S(t) достигается в году tt, если выполняется система:
  4. Фонд продаёт бумаги стоимостью t2t^2 в конце года tt и кладёт деньги под 20%20\% годовых до конца 2020-го года. Итоговая сумма равна: