Студопедия — ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ






Все дети и подростки, руководствуются в своих действиях какими-либо достаточно простыми сиюминутными желаниями, не очень задумываясь об отдаленных результатах и последствиях этих действий, а также о способах их осуществления. Во взрослом мире деятельность практически всегда не просто осознанная, а целенаправленная, какая-то работа совершается ради достижения определенной цели. Конечно, практически всегда ресурсы, необходимые для выполнения данной работы, ограничены. Достаточно часто существует несколько возможностей распорядиться ресурсами, и хотелось бы сделать это в каком-то смысле «получше». Если ситуация несколько сложнее, то бывает очень трудно найти способ действия, возникает потребность в использовании специальных методов. Исследование операции как раз и занимается этим кругом вопросов:

· цель работы;

· ограниченность необходимых ресурсов;

· поиск вариантов возможных решений;

· определение способа действий.

Поскольку речь идет о количественных величинах, постольку нужны достаточно формализованные понятия. В исследовании операций для выработки вариантов решений их анализа и сравнения используются математические описания объектов исследования и процессов, то есть математические модели. Само по себе «модель» – понятие знакомое: глобус – модель Земли, кукла – модель ребенка.

Цель – это желаемый результат деятельности. Результат принятого решения стараются описать функцией, аргументами которой являются разные варианты решений, а значениями – числа, отражающие меру достижения цели. Эту функцию называют целевой функцией, иликритерием, а лучшим будет то решение, которое делает значение целевой функции большим или меньшим (исходя из ее смысла).

Среди вариантов решений только некоторые удовлетворяют ограничениям, не нарушают их. Такие решения называются допустимыми. Допустимое решение, которое доставляет максимум (или минимум) целевой функции, называется оптимальным.

В дальнейшем будем использовать такие обозначения:

F(x) – целевая функция скалярного или векторного аргумента х;

Х – допустимое множество;

– имеет обычный смысл (х принадлежит Х, является одним из элементов Х);

– функциональные ограничения, описывающие взаимосвязи переменных.

Найти то значение переменной, которое доставляет экстремум (максимум или минимум) целевой функции, и величину целевой функции при этом значение означает решить данную оптимизационную задачу. В стационарной форме оптимизиционную задачу максимизации можно записать так:

От переменной х часто требуется неотрицательность. В некоторых случаях с помощью искусственного добавления переменных функциональные неравенства можно превращать в уравнения. Совпадения числа переменных с числом уравнений не требуется.

Оптимальное решение может быть не единственным или отсутствовать. Если оптимальное решение – не единственное, то есть существует несколько решений, которые доставляют экстремум целевой функции, то значение целевой функции для всех этих решений одно и то же. Это означает, что прилагательные «оптимальный» не имеет степеней сравнения. Решение оптимальное по одному критерию, может не быть оптимальным по другому критерию.

Наконец, отметим совпадение решений задач (то есть значений переменных) с целевыми функциями: . Это видно из рисунка.

Эффект – это результат деятельности, эффективность – это соизмерение результата и затрат.

Основные этапы работы с оптимизационными задачами:

1. Постановка задачи, то есть ее содержательная формулировка с точки зрения и заказчика и разработчика.

2. Построение математической модели, то есть переход к формализованному представлению, общий вид которого приведен выше.

3. Нахождение решения или решений (нахождение какого-либо решения или всех оптимальных и близких к нему решений – это разные задачи и по постановке, и по методам, и по сложности, и по результативности получаемых вариантов).

4. Проверка модели и полученного с его помощью решения. Это – необходимый этап, так как модель лишь частично отображает действительность. Хорошая модель должна точно предсказывать влияние изменений в реальной системе на общую эффективность решений.

5. Построение процедуры подстройки модели, поскольку в модели могут изменяться какие-либо неуправляемые переменные.

6. Выбор вариантов, если есть несколько конкурирующих вариантов.

7. Осуществление решения.

Как правило, перечисленные этапы перекрываются, идут параллельно или несколько раз циклически повторяются.

Пусть есть несколько целевых функций каждую из которых хотят максимизировать.

Вектор решения называют эффективным, если не существует другого вектора , для которого значения всех функций и хотя бы одно неравенство – строгое. Суть в том, что есть несколько (эффективных) решений, которые несравнимы: одно решение в чем-то лучше по одному из критериев, но хуже по другому, и нет такого вектора, которых был бы лучше сразу по всем критериям.

Множество эффективных векторов называют множеством Парето, а любой вектор этого множества – оптимумом по Парето.

Для того чтобы разобраться в понятии «эффективное решение», посмотрим, что такое неэффективное решение. Решение А – неэффективное, если есть решение В такое, что В лучше А сразу по всем критериям. Надо иметь в виду, что решение может быть либо эффективным, либо неэффективным.

В качестве примера рассмотрим простую ситуацию. Человек собирается приобрести легковой автомобиль. Каждый вариант он оценивает по двум критериям: Х – популярность автомобиля, Y – ходовые качества. Результаты его анализа представлены на рисунке. Варианты А и В – неэффективные, так как вариант С лучше, чем А и В сразу по двум критериям. Вариант С – также неэффективный, так как вариант Е лучше С сразу по двум критериям. Эффективными являются варианты D и Е. Если человек захочет сделать выбор между этими вариантами, то ему надо либо бросить жребий, либо принять во внимание какие-либо дополнительные соображения (например, расход бензина).

ЗАДАЧИ

1. Надо обжарить три ломтика хлеба, каждый с двух сторон, что требуется по 1 минуте на обжарку одной стороны. Сковородка вмещает два ломтика. Найдите минимальное время обжаривания всех трех кусочков.

2. Как полоску профильного проката длиной 5 м раскроить на детали двух сортов (по 6 и 7 см) так, чтобы максимально использовать полоску и получить при этом почти одинаковое количество деталей обоих видов?

3. Нужна спортплощадка площадью 6000 кв.м. прямоугольной формы, которую надо огородить с двух противоположных сторон деревянным забором, с двух других противоположных сторон - проволочным. Постройка одного метра деревянного забора стоит 5 руб., проволочного - 3 руб. При каких размерах спортплощадки затраты на забор будут минимальными?

4. Юноша, находится в точке А, девушка - в точке В на одном и том же берегу прямолинейного канала, усеянного цветами водной линии. Какой минимальный маршрут должен выбрать юноша, чтобы прийти на свидание с букетом? Точки А и В удалены от воды, скорость юноша постоянна.


 







Дата добавления: 2015-03-11; просмотров: 594. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Особенности массовой коммуникации Развитие средств связи и информации привело к возникновению явления массовой коммуникации...

Тема: Изучение приспособленности организмов к среде обитания Цель:выяснить механизм образования приспособлений к среде обитания и их относительный характер, сделать вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора...

Тема: Изучение фенотипов местных сортов растений Цель: расширить знания о задачах современной селекции. Оборудование:пакетики семян различных сортов томатов...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия