- •Методы оптимальных решений
- •Содержание
- •Введение
- •1. Моделирование – метод научного познания
- •1.1 Основные понятия моделирования
- •Вопросы *
- •1.2 Системный подход и моделирование социально-экономических систем
- •Вопросы
- •5. Численное решение
- •6. Анализ численных результатов и их применение
- •Приемы экономико-математического моделирования
- •Классификация моделей по типу информации:
- •Классификация моделей по учету фактора времени:
- •Классификация моделей по учету фактора неопределенности:
- •Классификация моделей по типу подхода к изучаемым социально-экономическим системам:
- •Вопросы
- •2.2 Принцип оптимальности в планировании и управлении
- •Вопросы
- •Математическая формулировка общей задачи линейного программирования
- •Структурная форма записи задачи линейного программирования
- •Вопросы
- •3.2 Формы записи задачи линейного программирования
- •Нормы затрат и выхода продукции
- •Решение
- •Общая форма записи задачи линейного программирования
- •Каноническая форма записи задачи линейного программирования
- •Стандартная форма записи задачи линейного программирования
- •4.2. Алгоритм графического метода
- •Нормы затрат и выхода продукции
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Построение граничных прямых, соответствующих системе ограничений
- •3. Определение области допустимых решений
- •4. Построение вектора градиента и линии уровня
- •5. Нахождение точки экстремума
- •6. Определение значения целевой функции
- •4.3. Варианты графического решения задач линейного программирования
- •Вопросы
- •Рекомендуемые источники к главе 4
- •5. Симплексный метод решения задач линейного программирования
- •5.1. Сущность симплексного метода
- •Вопросы
- •5.2. Алгоритм решения задач симплексным методом с естественным базисом
- •Показатели эффективности возделывания 1 га культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица (сокращенная)
- •Первая симплексная таблица (полная)
- •5. Проверка оптимальности решения
- •6. Построение второй симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Вторая симплексная таблица
- •Правила нахождения коэффициентов второй симплексной таблицы
- •Вторая симплексная таблица
- •7. Построение третьей и последующих симплексных таблиц
- •Вторая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Третья симплексная таблица
- •Вопросы
- •5.3. Алгоритм решения задач симплексным методом с искусственным базисом
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса, введение искусственных переменных
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая сокращенная симплексная таблица с м-строкой
- •5. Решение вспомогательной задачи симплексным методом с естественным базисом
- •Данные о содержании питательных веществ и стоимости культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса, введение искусственных переменных
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица
- •5. Проверка оптимальности решения
- •6. Построение второй симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Вторая симплексная таблица
- •7. Построение третьей и последующих симплексных таблиц
- •Третья симплексная таблица
- •Вопросы
- •5.4. Алгоритм решения задач симплексным методом в Microsoft Excel 2010
- •Показатели эффективности возделывания 1 га культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Составление формы для ввода данных в Microsoft Excel
- •3. Ввод исходных данных в форму Microsoft Excel
- •4. Ввод формул для вычислений значений целевой функции и левой части неравенств
- •5. Настройка программы Microsoft Excel 2010
- •6. Установка значений в окне Параметры поиска решений
- •7. Анализ полученного решения
- •6.2. Постановка и математическая формулировка транспортной задачи
- •Постановка задачи
- •Матрица транспортной задачи
- •1. Проверка типа задачи (открытая или закрытая)
- •2. Составление экономико-математической модели задачи
- •Матрица транспортной задачи (ден. Ед.)
- •6.3. Алгоритм решения транспортной задачи (метод северо-западного угла)
- •Стоимости перевозок одной тонны картофеля (ден. Ед.)
- •Решение
- •3. Составление опорного плана
- •Опорный план транспортной задачи (ден. Ед.)
- •4. Проверка решения на оптимальность
- •Опорный план транспортной задачи (ден. Ед.)
- •5. Построение контура
- •Правила построения контура
- •Опорный план транспортной задачи с контуром (ден. Ед.)
- •6. Построение нового опорного плана
- •7. Проверка нового плана на оптимальность
- •Вопросы
- •6.4. Алгоритм решения транспортной задачи в Microsoft Excel 2010
- •Себестоимость перевозки 1 т сена, руб.
- •Решение
- •1. Проверка типа задачи (открытая или закрытая)
- •2. Составление экономико-математической модели задачи
- •6. Анализ полученного решения
- •Вопросы
- •6.5. Задача о назначениях
- •Общий вид транспортной матрицы задачи о назначениях
- •Экономико-математическая модель задачи о назначениях
- •Структурная форма записи задачи о назначениях
- •Вопросы и задания для самопроверки и самоподготовки
- •6.6. Алгоритм решения задачи о назначениях с помощью Microsoft Excel 2010
- •Производительность работников
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •7.2 Прямая и двойственная задача
- •Построение двойственной задачи
- •Исходные данные задачи
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Решение задачи симплексным методом
- •Последняя симплексная таблица (оптимальное решение)
- •4. Анализ двойственных оценок
- •Симплексная таблица с коэффициентами замещения и двойственными оценками
- •Вопросы
- •7.3 Основные свойства двойственных оценок
- •Вопросы
- •7.4 Алгоритм решения двойственной задачи в Microsoft Excel 2010
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Решение задачи симплексным методом
- •3. Анализ оптимального решения
- •4. Мера влияния ограничения на целевую функцию
- •5. Свойство оптимальности решения
- •Вопросы
- •Рекомендуемые источники к главе 7
- •Библиографический список
- •Приложение 1 Полезные ссылки
Исходные данные задачи
Показатели |
Зерновые |
Сахарная свекла |
Однолетние травы |
Многолетние травы на сено |
Затраты труда, чел.– ч. |
75 |
2500 |
20 |
30 |
Затраты механизированного труда, маш.-смен. |
0,5 |
5 |
0,1 |
0,3 |
Урожайность, ц/га |
20 |
270 |
18 |
25 |
Валовой сбор продукции, ден. ед. |
100 |
500 |
53 |
62 |
Решение
1. Составление экономико-математической модели задачи
Построим математическую модель. Введем обозначения:
х1 – площадь под зерновыми, га;
х2 – площадь под сахарную свеклу, га;
х3 – площадь под многолетние травы, га;
х4 – площадь под однолетние травы, га.
Найти значение неизвестных, которое бы обеспечивало максимальное значение целевой функции Zmax при соблюдении ограничений и условий неотрицательности переменных:
1) целевая функция: Zmax = 100х1 + 500х2 + 53х3 + 62х4 (ден. ед.);
2) система ограничений:
|
– количество пашни, га – объем трудовых ресурсов, чел. – ч. – объем механизированного труда, маш. – смен. – производство зерновых, ц |
3) условия неотрицательности: х1 ≥ 0, х2 ≥ 0, х3≥ 0, х4 ≥ 0.
2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
Найти значение неизвестных, которое бы обеспечивало максимальное значение целевой функции Zmax при соблюдении ограничений и условий неотрицательности переменных:
1) целевая функция: Zmax = 100х1 + 500х2 + 53х3 + 62х4 (ден. ед.);
2) система ограничений:
,
где S1 – недоиспользованное количество пашни, га;
S2 – недоиспользованное количество трудовых ресурсов, чел. – ч.;
S3 – недоиспользованное количество механизированных ресурсов, маш. – смен;
S4 – сверхплановое производство зерна, ц.
3) условия неотрицательности: х1
≥ 0, х2 ≥ 0, х3≥ 0, х4
≥ 0,
,
,
,
.
Переменные х1, х2, х3, х4 являются основными, а переменные S1, S 2, S 3, S 4 –дополнительными.
3. Решение задачи симплексным методом
Решив задачу, получим оптимальное решение в симплексной таблице 29.
Таблица 29
Последняя симплексная таблица (оптимальное решение)
Базис |
Свободные члены, bi |
Свободные переменные |
|||||||
-х1 |
-х2 |
-х3 |
-х4 |
-S1 |
-S2 |
-S3 |
-S4 |
||
х1 |
2000 |
1 |
0 |
1,09 |
1,04 |
1,11 |
0 |
-0,22 |
0 |
х2 |
200 |
0 |
1 |
-0,09 |
-0,044 |
-0,11 |
0 |
0,22 |
0 |
S2 |
750 |
0 |
0 |
160,70 |
69,70 |
194,40 |
1 |
-538,90 |
0 |
S4 |
24000 |
0 |
0 |
21,80 |
20,88 |
22,22 |
0 |
-4,44 |
1 |
Z |
30000 |
0 |
0 |
11,44 |
20,22 |
55,56 |
0 |
88,89 |
0 |
Выпишем решение из таблицы:
х1 = 2000 – площадь под зерновые, га;
х2 = 200 – площадь под сахарную свеклу, га;
х3 = 0, х4 = 0 – однолетние и многолетние травы не возделываются, га;
S1 = 0 – пашни используется полностью, га;
S2 = 750 – недоиспользованное количество трудовых ресурсов, чел.-ч.;
S3 = 0 – механизированные ресурсы используются полностью;
S4 = 24000 – сверхплановое производство зерна, ц;
Z = 300000 – максимум валовой продукции, ден. ед.
В данном случае: х1 и х2 – основные базисные переменные, х3 и х4 – основные небазисные переменные, S2 и S 4 – дополнительные базисные переменные, S1 и S 3 – дополнительные небазисные переменные.
