- •Предмет курса. Основные понятия. Общая схема решения задач. Производственная задача.
- •Графический метод.
- •Каноническая задача. Базисный план. Формула приращений
- •Формула приращений целевой функции
- •Критерий оптимальности.
- •Достаточное условие неограниченности. Алгоритм обратной м-цы.
- •Итерация. Симплекс-метод (алгоритм).
- •Конечность. Геометрическая интерпретация.
- •Двухфазный симплекс-метод.
- •Выводы и следствия двухфазного симплекс-метода.
- •Приведение задач к канонической форме. Табличная реализация симплекс-метода.
- •Двойственная задача. Взаимодвойственность.
- •Соотношения двойственности 1,2.
- •Соотношения двойственности 3,4.
- •Соотношения двойственности 5,6. Следствия соотношения 6
- •Теоремы Фаркаша.
- •Двойственный симплекс-метод. Определения. Формула приращений.
- •Критерий оптимальности. Условие пустоты.
- •Итерация. Задача о диете.
- •Транспортная задача. Условие общего баланса. Условия дефицита и перепроизводства.
- •Особенности. Транспортная задача. Лемма 1. Следствия.
- •Лемма 2. Базисный план перевозок.
- •Базисный план. Метод минимального элемента.
- •Метод потенциалов транспортной задачи.
Двухфазный симплекс-метод.
(1)
Симплекс-метод
предполагает наличие начального
базисного плана у задачи (1). Значит, его
нужно построить. Но существуют задачи,
у которых ограничения противоречивы,
то есть планов, вообще, нет. Как быть?
Прежде всего, можно попытаться выделить
в основных ограничениях базисные
переменные (то есть входящие лишь в одно
уравнение с коэффициентом +1; им будут
соответствовать единичные столбцы в
матрице
).
При этом, однако, надо следить, чтобы
вектор
оставался неотрицательным. Если удаётся
построить в каждом основном ограничении
по базисной переменной, то очевиден и
базисный план:
.
В общем случае рекомендуется применить
следующий метод.
По
параметрам задачи (1) построим
вспомогательную задачу:
(18-задача
1-й фазы)
–
вектор
искусственных переменных,
– искусственные переменные, а вектор
,
то есть
.
То
есть, мы искусственно в каждое основное
ограничение прибавили по искусственной
неотрицательной переменной и тогда
вектор неизвестных в задаче (18) имеет
вид:
.
А основные ограничения можно записать
в виде:
.
Лемма
1.
У задачи (18) с помощью симплекс-метода
можно всегда построить оптимальный
базисный план:
..
Лемма
2. Для
того чтобы множество планов задачи (1)
было не пусто, необходимо и достаточно,
чтобы искусственные компоненты
оптимального плана задачи (18) были
нулевыми (
).
Задача (18) называется задачей первой фазы для задачи (1).
Пусть мы решили задачу первой фазы и построили для неё оптимальный базисный план: .
Возможны следующие случаи:
,
тогда согласно лемме 2
– это и будет для неё ответ;
и
,
то есть искусственные переменные не
входят в базис. Тогда очевидно, что
вектор
будет планом задачи, причём базисным.
Выбирая его в качестве начального базисного плана, приступаем к решению задачи (1). Этот этап называется второй фазой. А вместе первая и вторая фазы образуют двухфазный метод решения канонической задачи.
, но в базис входит некоторая искусственная переменная
.
Тогда
согласно лемме 2
является планом задачи (1), но ещё не
базисным, поскольку в базис обязательно
должно входить
переменных задачи (1).
Возможны два подслучая:
3
а)
.
Это значит, что в результате симплекс
итерации (а при симплекс преобразованиях,
на самом деле, при переходе от одного
базисного плана к другому, осуществляется
преобразование Гаусса основных
ограничений
)
одно из основных ограничений задачи
(1) приняло вид
,
то есть это ограничение, а точнее, которое
является линейной комбинацией остальных.
Исключаем его из задачи (вычёркиваем)
и тогда размерность
уменьшиться на единицу
.
Если других переменных в базисе нет, то
приходим к случаю 2. То есть вектор
во множестве
будет начальным базисным планом задачи
(1) и переходим ко второй фазе.
3
б)
,
но существует
.
Тогда совершаем ещё одну симплекс
итерацию по элементу
и в результате переменная
выйдет из базиса, а вместо неё войдет
переменная
(вместо искусственной переменной в
базис войдёт переменная задачи (1)). Сам
план
не изменится, поскольку
Если других искусственных переменных
в базисе нет, то снова вектор
,
будет начальным базисным планом задачи
(1). И опять приступаем ко второй фазе.
