Diferansiyel hesap (türev), marjinal analiz ve matrislerin işletme uygulamaları.
İşletme problemlerini modellerken temel sayı kümelerini ve kısıtları (eşitsizlikleri) kullanırız. Bütçe kısıtları buna en iyi örnektir.
Bir malın maliyeti 100 TL'den az olmalıysa: $ C(x) < 100 $.
Bir öğrencinin aylık bütçesi 5000 TL'dir. Kira (K) ve Gıda (G) harcamaları toplamı bütçeyi aşamaz.
Eşitsizlik: $$ K + G \le 5000 $$
$$ 3x - 5 \le 4x + 2 $$ x'leri bir tarafa toplayalım: $$ -5 - 2 \le 4x - 3x $$ $$ -7 \le x $$ Çözüm Kümesi: $ [-7, \infty) $
Uzaklık kavramıdır. Negatif olamaz. İşletmede "sapma" analizinde kullanılır.
Girdi (x) ile Çıktı (y) arasındaki ilişkiyi tanımlar. İşletmede x genellikle miktar, y ise Maliyet, Gelir veya Kâr'dır.
$$ f(x) = \frac{2x+1}{x-3} $$
Payda sıfır olamaz, bu yüzden $ x - 3 \ne 0 \Rightarrow x \ne 3 $.
Tanım Kümesi: $ \mathbb{R} - \{3\} $
İşletme matematiğinin en temel modelleridir. Kâr-Zarar analizleri genelde doğrusal modellerle başlar.
Bir ayakkabı atölyesinin aylık kirası 10.000 TL (Sabit). Bir ayakkabının malzeme maliyeti 200 TL. Satış fiyatı 500 TL.
1. Maliyet Fonk: $ C(x) = 200x + 10000 $
2. Gelir Fonk: $ R(x) = 500x $
3. Kâr Fonk: $ P(x) = 500x - (200x + 10000) = 300x - 10000 $
Kârın sıfır olduğu ($ R(x) = C(x) $) üretim miktarıdır. Zarardan kâra geçiş noktasıdır.
Yukarıdaki örnek için başabaş noktası nedir? $$ P(x) = 0 \Rightarrow 300x - 10000 = 0 $$ $$ 300x = 10000 $$ $$ x \approx 33.33 $$ Atölye en az 34 adet ayakkabı satmalıdır ki kâra geçsin.
Arzın ($ S $) Talebe ($ D $) eşit olduğu fiyat ve miktar dengesidir.
Talep: $ p = 100 - 2q $
Arz: $ p = 20 + 3q $
Denge için eşitle:
$ 100 - 2q = 20 + 3q $
$ 80 = 5q \Rightarrow q = 16 $ (Denge Miktarı)
Fiyatı bulmak için yerine koy: $ p = 20 + 3(16) = 20 + 48 = 68 $ TL.
x bir değere yaklaşırken fonksiyonun nereye gittiğini gösterir. Belirsizlik ($ 0/0 $) durumlarında sadeleştirme yapılır.
$$ \lim_{x \to 3} \frac{x^2 - 9}{x - 3} $$ Doğrudan 3 koyarsak $ 0/0 $ olur. $$ \frac{(x-3)(x+3)}{(x-3)} = x+3 $$ Şimdi x yerine 3 koyalım: $ 3+3 = 6 $.
Bir fonksiyonun grafiği "kalem kaldırılmadan" çizilebiliyorsa süreklidir. Ekonomik modellerde (örneğin vergi dilimleri hariç) genelde sürekli fonksiyonlar kullanılır.
Türev, ani değişim oranıdır. Bir eğrinin herhangi bir noktasındaki teğetinin eğimidir.
a) $ f(x) = 3x^4 - 2x^2 + 5 $
$ f'(x) = 12x^3 - 4x $
b) $ f(x) = (2x+1)(x^2) $ (Çarpım Kuralı)
$ f'(x) = (2)(x^2) + (2x+1)(2x) = 2x^2 + 4x^2 + 2x = 6x^2 + 2x $
Ekonomide "Marjinal" = "Türev" demektir. Bir birim fazla üretmenin maliyete/gelire etkisidir.
Bir işletmenin kârını maksimize ettiği nokta, Marjinal Kârın sıfır olduğu ($ P'(x) = 0 $) veya $ MR = MC $ olduğu noktadır.
Fiyat Fonksiyonu: $ p(x) = 400 - 2x $
Maliyet Fonksiyonu: $ C(x) = 40x + 2000 $
Maksimum kâr için kaç birim üretilmeli?
1. Gelir: $ R(x) = x \cdot (400 - 2x) = 400x - 2x^2 $
2. Kâr: $ P(x) = (400x - 2x^2) - (40x + 2000) = -2x^2 + 360x - 2000 $
3. Türev Al: $ P'(x) = -4x + 360 $
4. Sıfıra Eşitle: $ -4x + 360 = 0 \Rightarrow 4x = 360 \Rightarrow \mathbf{x = 90} $
Belirsizlik altında karar verme sürecinin temelidir.
Bir madeni para ve bir zar birlikte atılıyor.
Soru: Paranın Tura (T) ve Zarın çift sayı gelme olasılığı nedir?
Çözüm:
Para Olasılığı P(T) = 1/2
Zar Çift (2,4,6) P(Ç) = 3/6 = 1/2
Bağımsız olaylar olduğu için çarpılır: $ \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4} $
Sıranın önemli olmadığı seçimlerde kullanılır. $ C(n,r) = \binom{n}{r} $
10 kişilik bir başvuru havuzundan 3 kişilik bir ekip kaç farklı şekilde seçilebilir? $$ C(10,3) = \frac{10!}{3!(10-3)!} = \frac{10 \cdot 9 \cdot 8}{3 \cdot 2 \cdot 1} = 120 \text{ farklı ekip.} $$
Bu haftaya kadar işlenen (1-7. Hafta) konulardan sorumlu olacaksınız. Özellikle Türev uygulamaları ve Fonksiyon problemlerine dikkat ediniz. Başarılar!
Belirsizlik altında karar verirken, bir olayın ortalama sonucunu (Beklenen Değer) bilmek stratejiktir.
Bir rastgele değişkenin (X) alabileceği değerlerin, olasılıklarıyla ağırlıklandırılmış ortalamasıdır.
Bir yatırım projesinin getirileri ve olasılıkları şöyledir:
• %40 olasılıkla 10.000 TL Kâr
• %30 olasılıkla 2.000 TL Kâr
• %30 olasılıkla 5.000 TL Zarar (-5.000)
Beklenen Getiri:
$$ E(X) = (10000 \cdot 0.40) + (2000 \cdot 0.30) + (-5000 \cdot 0.30) $$
$$ E(X) = 4000 + 600 - 1500 = 3100 \text{ TL} $$
Sonuç pozitif olduğu için yatırım mantıklıdır.
Gerçek hayatta sonuçlar birden fazla değişkene bağlıdır. Örneğin talep; hem fiyata, hem de reklam harcamalarına bağlıdır.
Bir değişkene göre türev alınırken, diğer değişkenler sabit sayı gibi kabul edilir.
$$ f(x, y) = 3x^2y + 5y^3 - 2x + 10 $$
x'e göre türev ($ f_x $): y sabit sayı gibi düşünülür.
$$ f_x = 3(2x)y - 2 = 6xy - 2 $$
y'ye göre türev ($ f_y $): x sabit sayı gibi düşünülür.
$$ f_y = 3x^2(1) + 15y^2 = 3x^2 + 15y^2 $$
Fonksiyonun tepe (max) veya dip (min) noktalarını bulmak için tüm kısmi türevler aynı anda sıfıra eşitlenir.
$$ f(x, y) = x^2 + y^2 - 4x - 6y + 13 $$
Fonksiyonun minumum noktasını bulunuz.
1. $ f_x = 2x - 4 = 0 \Rightarrow 2x = 4 \Rightarrow x = 2 $
2. $ f_y = 2y - 6 = 0 \Rightarrow 2y = 6 \Rightarrow y = 3 $
Kritik Nokta: (2, 3) noktasıdır.
İşletmeler genellikle birden fazla ürün üretir. Toplam kârı maksimize etmek için çok değişkenli analiz kullanılır.
Bir fabrika A ve B mallarını üretiyor.
Kâr Fonksiyonu: $ P(x, y) = -x^2 - y^2 + 10x + 20y $
x: A malı miktarı, y: B malı miktarı. Max kâr için üretim ne olmalı?
Çözüm:
$ P_x = -2x + 10 = 0 \Rightarrow 2x = 10 \Rightarrow \mathbf{x = 5} $
$ P_y = -2y + 20 = 0 \Rightarrow 2y = 20 \Rightarrow \mathbf{y = 10} $
5 birim A ve 10 birim B malı üretilmelidir.
Max Kâr = $ -(25) - (100) + 50 + 200 = 125 $ TL.
Kısıtlı kaynaklarla (sermaye, işgücü, hammadde) en iyi sonucu (Optimum) elde etme yöntemidir.
Bir atölye Masa (M) ve Sandalye (S) üretiyor.
• Masa 2 saat, Sandalye 1 saat işçilik gerektiriyor. Toplam 100 saat var.
• Masa kâr 50 TL, Sandalye 30 TL.
Model:
Maks. $ Z = 50M + 30S $
Kısıt: $ 2M + 1S \le 100 $ (İşçilik)
Kısıt: $ M, S \ge 0 $
İki değişkenli lineer programlama problemleri grafik çizilerek çözülebilir. Optimum çözüm her zaman "Köşe Noktaları"ndan birindedir.
Maks. $ Z = 3x + 2y $
Kısıtlar:
1) $ x + y \le 4 $
2) $ x, y \ge 0 $
Köşe Noktaları:
Doğruyu çiz ($ x+y=4 $): Eksenleri (4,0) ve (0,4)'te keser.
Olası Köşeler: (0,0), (4,0), (0,4).
Değerlendirme:
(0,0) $\to Z = 0$
(4,0) $\to Z = 3(4) + 0 = 12$ (Maksimum)
(0,4) $\to Z = 0 + 3(4) = 8$
Final sınavına hazırlık için karma örnekler.
$ C(x) = 100 + 5x + x^2 $. Marjinal Maliyet nedir?
Cevap: $ MC = C'(x) = 5 + 2x $
$ f(x,y) = x^3 y^2 $. $ f_y $ nedir?
Cevap: $ 2x^3 y $
Dönem boyunca işlediğimiz tüm konulardan (Vize öncesi ve sonrası) sorumlu olacaksınız. Kısmi türevler ve Lineer Programlama ağırlıklı olabilir. Tüm öğrencilere başarılar dilerim.