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

Нахождение оптимума линейной функции





Пример:

Решим симплексным методом задачу:

F=2x1 + 3х2 à max при ограничениях:

х1 + 3х2 <= 18

2х1 + х2 <= 16

х2 <= 5

3x1 <= 21

Е
х1, х2 >= 0

 
 

 

Перейдем к канонической форме с помощью дополнительных неотрицательных переменных:

х1 + 3х2 + х3 = 18

2х1 + х2 + х4 = 16

х2 + х5 = 5

3x1 + х6 = 21

Для нахождения первоначального БР разобъем на основные (базисные) и неосновные (свободные). Т.к. определитель при переменных х3 – х6 не равен 0, то на первом шаге – основные. Не обязательно составлять определитель на первом шаге. Следующее правило:

В качестве основных переменных на первом шаге следует выбрать (если возможно) такие m переменных, каждая из которых входит только в одно из m уравнений системы ограничений, при этом нет таких уравнений системы, в которые не входит ни одна из этих переменных.

Если выбранные переменные имеют те же знаки, что и соответствующие им свободные члены, то полученное БР будет ДБР. Если получено не ДБР, то М-метод. Будет рассмотрен дальше.

1 шаг. Осн – х3, х4, х5, х6.

Неосн – х1, х2.

Х3 = 18 – х1 – 3х2

Х4 = 16 – 2х1 – х2 (1)

Х5 = 5 – х2

Х6 = 21– 3х1

Неосновные = 0àХ1 =(0; 0; 18; 16; 5; 21) соответствует вершине О(0; 0).

Решение – допустимое, м.б. оптимальным. Проверим. Выразим целевую функцию через неосновные переменные F=2x1 + 3х2. При решении Х1 значение функции F(X1) = 0. Функцию можно увеличить за счет увеличения любой из неосновных переменных, входящих в уравнение для функции с положительным коэффициентом. Это можно осуществить перейдя к такому новому ДБР, в котором эта переменная будет основной, т.е. принимать не нулевое, а положительное значение (если новое решение будет вырождено, то функция цели сохранит свое значение). Одна из переменных, при этом из основных – в неосновные. Геометрически – к соседней вершине. В данном примере и х1 и х2 м можно. Выберем х2 – больший коэффициент.

Система (1) накладывает ограничения на рост переменной х2. Т.к. необходимо сохранять допустимость решений, т.е. все переменные неотрицательны, то должны выполняться неравенства (х1 при этом = 0 как неосновная):

 

Х3 = 18 – 3х2 >= 0 Х4 = 16 – х2 >= 0 Х5 = 5 – х2 >= 0 Х6 = 21 >= 0       откуда Х2 <= 18/3 Х2 <= 18/1 Х2 <= 5/1

 

Каждое уравнение системы (1), кроме последнего, определяет оценочное отношение – границу роста переменной х2, сохраняющую неотрицательность соответствующей переменной. Эта граница определяется абсолютной величиной отношения свободного члена к коэффициенту при х2 при условии, что эти числа имеют разные знаки.

Граница - ¥:

§ Последнее уравнение системы не ограничивает рост переменной х2, т.к. эта переменная не входит в него (входит с 0 коэффициентом).

§ Когда свободный член и коэффициент при переменной имеют одинаковые знаки, так как и в этом случае нет ограничения на рост переменной.

§ Не накладывает ограничений на рост переменной, переводимой в основные, и такое уравнение, где свободный член = 0, а переводимая переменная имеет знак +.

При свободном члене = 0, а переводимая переменная имеет знак – уравнение ограничивает рост переменной 0.

В данном примере наибольшее возможное значение для х2 = min{18/3; 16/1; 5/1; ¥} = 5. При х2 = 5 переменная х5 обращается в 0 и переходит в неосновные.

Уравнение, где достигается наибольшее возможное значение переменной, переводимой в основные (т.е. где оценка минимальна) называется разрешающим. В данном случае – 3. выделяется рамкой в системе ограничений.

 

2 шаг. Осн – х2, х3, х4, х6.

Неосн – х1, х5.

Х2 = 5 – х5

Х3 = 18 – х1 – 3(5 – х5)

Х4 = 16 – 2х1 – (5 – х5) (2)

Х6 = 21– 3х1

или

Х2 = 5 – х5

Х3 = 3 – х1 + 3 х5

Х4 = 11 – 2х1 + х5

Х6 = 21– 3х1

 

Неосновные = 0àХ2 =(0; 5; 3; 11; 0; 21) соответствует вершине А(0; 5).

Решение – допустимое, м.б. оптимальным. Проверим. Выразим целевую функцию через неосновные переменные F=2x1 + 3х2 = 2х1+ 3(5 – х5) = 15+ 2х1 – 3х5. При решении Х2 значение функции F(X2) = 15. Изменение значения линейной функции можно определить заранее как произведение наибольшего возможного значения переменной, переводимой в основные, на ее коэффициент в целевой функции (изменение F = 5 * 3 =15.

Значение F2 не является макс, т.к., повторяя рассуждения шага 1, можно обнаружить возможность дальнейшего увеличения лин функции за счет переменной х1, входящий в выражение для F с положительным коэффициентом.

Система (2) определяет наибольшее возможное значение для х1 = min{¥; 3/1; 11/2; 21/3} = 3. второе уравнение – разрешающее, переменная х3 обращается в 0 и переходит в неосновные, при этом приращение целевой функции = 3*2 = 6.

 

3 шаг. Осн – х1, х2, х4, х6.

Неосн – х3, х5.

Выражаем новые основные переменные через новые неосновные, начиная с разрешающего уравнения. После преобразования получаем:

Х1 = 3 – х3 + 3 х5

Х2 = 5 – х5

Х4 = 5 + 2х3 - 5х5 (3)

Х6 = 12 + 3х3 – 9х5

 

Неосновные = 0àХ3 =(3; 5; 0; 5; 0; 12) соответствует вершине В(3; 5).

Решение – допустимое, м.б. оптимальным. Проверим. Выразим целевую функцию через неосновные переменные F=2x1 + 3х2 = 2(3 – х3 +3х5) + 3(5 – х5) = 21- 2х3 + 3х5. При решении Х3 значение функции F(X3) = 21.

Значение F3 не является оптим, т.к. можно обнаружить возможность дальнейшего увеличения лин функции за счет переменной х5, входящий в выражение для F с положительным коэффициентом.

При определении наибольшего возможного значения для х5, которую переводим в основные, обратить внимание, что первое уравнение системы (3) не дает ограничения на рост х5, т.к. свободный член и коэффициент при х5 имеют одинаковые знаки. Система (3) определяет наибольшее возможное значение для х5 = min{¥; 5; 1; 12/9} = 1. Третье уравнение – разрешающее, переменная х4 обращается в 0 и переходит в неосновные, при этом приращение целевой функции = 1*3 = 3.

 

4 шаг. Осн – х1, х2, х5, х6.

Неосн – х3, х4.

Выражаем новые основные переменные через новые неосновные, начиная с разрешающего уравнения. После преобразования получаем:

Х1 = 6 + 1/5х3 – 3/5х4

Х2 = 4 – 2/5х3 + 1/5х4

Х5 = 1 + 2/5х3 – 1/5х4 (3)

Х6 = 3 – 3/5х3 + 9/5х4

 

Неосновные = 0àХ4 =(6; 4; 0; 0; 1; 3) соответствует вершине С(6; 4).

Решение – допустимое, м.б. оптимальным. Проверим. Выразим целевую функцию через неосновные переменные F=2x1 + 3х2 = 24 – 4/5х3 – 3/5х4. При решении Х4 значение функции F(X4) = 24.

Значение F4 является оптим, т.к. нет положительных коэффициентов при неосновных переменных.

Вспоминая экономический смысл всех переменных, можно сделать следующие выводы:

§ Прибыль предприятия примет макс значение 24 руб. при реализации 6 ед. продукции первого вида (х1 = 6) и 4 ед. продукции второго вида (х2 = 4).

§ Дополнительные переменные х3, х4, х5 и х6 показывают разницу между запасами ресурсов каждого вида и их потреблением, т.е. остатки ресурсов. При оптим плане производства х3 = х4 = 0, т.е. остатки первого и второго ресурсов равны 0, а остатки третьего и четвертого ресурсов равны соответственно 1 и 3 единицам.

 

В общем виде можно сформулировать критерий оптимальности при отыскании макс лин функции: если в выражении линейной функции через неосновные переменные отсутствуют положительные коэффициенты при неосновных переменных, то решение оптимально.

При отыскании мин лин функции Z возможны два пути:

1) отыскать макс лин функции F, полагая, что F = - Z и учитывая, что Zmin = - Fmax;

2) модифицировать симплексный метод: на каждом шаге уменьшать лин функцию за счет той неосновной переменной, которая входит в выражение лин функ с отрицательным коэффициентом.

В общем виде можно сформулировать критерий оптимальности при отыскании мин лин функции: если в выражении линейной функции через неосновные переменные отсутствуют отрицательные коэффициенты при неосновных переменных, то решение оптимально.

Замечание. На каждом шаге симплексного метода какая-либо неосновная переменная переводится в основные, при этом каждое уравнение системы ограничении определяет конечное или бесконечное наибольшее возможное значение этой переменной – оценочное отношение. Могут встречаться различные случаи оценки роста неосновной переменной, которые зависят от знаков и значений свободного члена и коэффициентов при переводимой переменной. Введем обозначения:

Xi – переводимая неосновная переменная;

Bj– свободный член;

Aij – коэффициент при Xi;

Сформулируем все возможные случаи оценки роста Xi в уравнении Xj = Bj + … + AijXi + …:

1) Хi = ½Bj/Aij½, если Bj и Aij разного знака и Aij не = 0, Bj не = 0.

2) Хi = ¥, если Bj и Aij одного знака и Aij не = 0, Bj не = 0.

3) Хi = 0, если Bj = 0 и Aij > 0.

4) Хi = ¥, если Bj = 0 и Aij < 0.

5) Хi = ¥, если Aij = 0.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 497. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




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


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...


Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Разновидности сальников для насосов и правильный уход за ними   Сальники, используемые в насосном оборудовании, служат для герметизации пространства образованного кожухом и рабочим валом, выходящим через корпус наружу...

Дренирование желчных протоков Показаниями к дренированию желчных протоков являются декомпрессия на фоне внутрипротоковой гипертензии, интраоперационная холангиография, контроль за динамикой восстановления пассажа желчи в 12-перстную кишку...

Деятельность сестер милосердия общин Красного Креста ярко проявилась в период Тритоны – интервалы, в которых содержится три тона. К тритонам относятся увеличенная кварта (ув.4) и уменьшенная квинта (ум.5). Их можно построить на ступенях натурального и гармонического мажора и минора.  ...

Роль органов чувств в ориентировке слепых Процесс ориентации протекает на основе совместной, интегративной деятельности сохранных анализаторов, каждый из которых при определенных объективных условиях может выступать как ведущий...

Лечебно-охранительный режим, его элементы и значение.   Терапевтическое воздействие на пациента подразумевает не только использование всех видов лечения, но и применение лечебно-охранительного режима – соблюдение условий поведения, способствующих выздоровлению...

Тема: Кинематика поступательного и вращательного движения. 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью, проекция которой изменяется со временем 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия