- •Раздел 1. Модели линейного программирования и его приложения Тема 1. Математическое моделирование экономических систем
- •1.1. Описание процесса математического моделирования.
- •1.2. Примеры построения математических моделей простейших экономических задач
- •1. Задача об использовании ресурсов (планирование производства, задача оптимального использования удобрений и т.Д.).
- •2. Оптимальное смешивание (составление рациона питания, смесей, задача о диете и т.Д.).
- •3. Задача об использовании мощностей (задача о загрузке оборудования)
- •4. Задача о раскрое материалов
- •Рекомендованная литература: [ 3, 8, 11, 12] Тема 2. Линейные векторные пространства
- •Понятие n-мерного пространства
- •Задача о закреплении самолетов за воздушными линиями.
- •Контрольные вопросы
- •Линейная зависимость векторов
- •2.3. Базис n-мерного векторного пространства
- •2.4. Система единичных векторов n-мерного векторного пространства
- •2.5. Решение системы линейных уравнений методом Жордана – Гаусса
- •Контрольные вопросы
- •Для приведения неравенства к равенству необходимо к его левой части прибавить неотрицательную величину . (2)
- •Пусть удовлетворяет уравнению (3) и неравенству (2), т.Е.
- •3.2. Выпуклые множества
- •3.3. Геометрическая интерпретация задачи линейного программирования
- •3.4. Свойства решений задачи линейного программирования
- •Контрольные вопросы
- •Примеры задач, решаемых графическим методом.
- •4.2. Графический метод решения злп с n переменными
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Алгоритм симплекс-метода
- •5.3. Пример отыскания максимума линейной функции
- •5.4. Пример отыскания минимума линейной функции
- •Решение. Введем дополнительные неотрицательные переменные y5, y6 со знаком “-”, т.К. Неравенства имеют вид ””:
- •Симплексные таблицы
- •В общем случае достаточно воспользоваться правилом:
- •5.6. Метод искусственного базиса
- •Контрольные вопросы
- •Предположим, что некоторая организация решила закупить ресурсы s1, s2,…, Sm предприятия и необходимо установить оптимальные цены на эти ресурсы y1,y2,…,ym.
- •Аналогично стоимость всех затраченных ресурсов, идущих на изготовление единицы j-ой продукции, не может быть меньше стоимости окончательного продукта, т.Е.
- •6.2. Взаимно двойственные задачи линейного программирования и их свойства
- •6.3. Первая теорема двойственности
- •6.4. Вторая теорема двойственности
- •Рассмотренная теорема является следствием следующей теоремы.
- •6.5. Объективно обусловленные оценки и их смысл
- •Контрольные вопросы
- •7.2. Нахождение опорного плана
- •Пример 1. Исходные данные приведены в таблице 1.
- •7.3. Метод последовательного улучшения плана перевозок, цикл пересчета
- •7.4. Решение транспортной задачи методом потенциалов
- •Приложения транспортной задачи к решению некоторых экономических задач
- •Контрольные вопросы
- •Понятие цикла. Рекомендованная литература: [ 3, 5, 6, 7, 8, 11]
- •Тема 8. Элементы теории матричных игр
- •8.1. Предмет теории игр, основные понятия
- •8.2. Платежная матрица. Нижняя и верхняя цена игры
- •8.3. Решение игры в смешанных стратегиях
- •Решая эту систему, получим оптимальную стратегию:
- •8.4. Геометрическая интерпретация игры 2 х 2
- •8.5. Приведение матричной игры к задаче линейного программирования
- •Составив расширенные матрицы для задач, убеждаемся, что одна матрица получилась из другой транспонированием:
- •Контрольные вопросы
- •Графический метод решения игры mx2. Рекомендованная литература: [ 1, 2, 4, 9, 12] раздел 2. Модели нелинейного программирования
- •Тема 9. Нелинейное программирование
- •9.1. Общая задача нелинейного программирования
- •9.2. Метод множителей Лагранжа
- •9.3. Обобщёние метода множителей Лагранжа
- •9.4. Теорема Куна-Таккера
- •9.5. Модели выпуклого программирования
- •9.6. Приближенное решение задач выпуклого программирования методом кусочно-линейной аппроксимации
- •Контрольные вопросы
- •Задачі про мінімізацію розходу горючого літаком за набором висоти та швидкості. Рекомендованная литература: [ 3, 6, 7, 8, 11] Бібліографічний список
Пример 1. Исходные данные приведены в таблице 1.
Табл.1
ПН ПО |
B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
B5 |
Запасы ai |
A1 |
10
|
7
|
4
|
1
|
4
|
100 |
A2 |
2
|
7
|
10
|
6
|
11
|
250 |
A3 |
8
|
5
|
3
|
2
|
2
|
200 |
A4 |
11 |
8 |
12 |
16 |
13
|
300 |
Заявки bj |
200 |
200 |
100 |
100 |
250 |
850 |
Заполняем таблицу постепенно, с левой верхней ячейки (1,1) («северо-западного угла» таблицы). Пункт B1 подал заявку на 200 ед. груза. Удовлетворим эту заявку за счет запаса 100, имеющегося в пункте A1, и запишем перевозку 100 в клетке (1,1). Запасы 1-го поставщика полностью израсходованы, поэтому остальные клетки 1-ой строки прочеркиваем. Потребности пункта B1 остались неудовлетворенными на 200-100=100 ед. Сравниваем этот остаток с запасами поставщика A2: т.к. 100<200, то 100 ед. записываем в клетку (2,1), чем полностью удовлетворяем потребности потребителя В1, а оставшиеся клетки 1-го столбца прочеркиваем.
У поставщика А2 осталось еще 150 единиц груза. Удовлетворим за счет них заявку пункта B2 (200 единиц). Для этого сравниваем этот остаток с потребностями потребителя В2: 150<200, записываем 150 ед. в клетку (2,2) и, т.к. Запасы А2 полностью израсходованы, поэтому остальные клетки 2-ой строки прочеркиваем. Потребности B2 остались неудовлетворенными на 50 единиц. Удовлетворим их за счет поставщика А№, и т.д. Процесс продолжаем до тех пор, пока не удовлетворим всех потребителей за счет запасов поставщиков. (см. табл. 2).
Таблица 2.
-
ПН
ПО
B1
B2
B3
B4
B5
Запасы
ai
A1
10
100
7
-
4
-
1
-
4
-
100
A2
2
100
7
150
10
-
6
-
11
-
250
A3
8
-
5
50
3
100
2
50
2
-
200
A4
11
-
8
-
12
-
16
50
13
250
300
Заявки
bj
200
200
100
100
250
850
Нами составлен план перевозок, удовлетворяющий балансовым условиям: Х=(х11=100; x21=100; x22=150; x32=50; x33=100; x34=50; x44=50; x45=250), остальные значения переменных равны 0.
Более
наглядно изобразить рассматриваемый
план в виде матрицы перевозок: X=
Полученное
решение является не только допустимым,
но и опорным решением ТЗ, т. к., используя
метод вычеркивания, мы можем убедиться,
что будут вычеркнуты все столбцы и
строки, цикл построить нельзя из
полученных занятых клеток, и значит
вектора условий линейно независимы. В
то же время план невырожденный, т.к.
содержит r=m+n-1=4+5-1=8
занятых клеток. Остальные клетки -
свободные (пустые), их число равно (n
- 1) (m
- 1) = 12.
Найдем общую стоимость составленного плана как сумму произведений объемов перевозок, стоящих в левом углу занятых клеток, на соответствующие стоимости в этих же клетках: L=10010+1002+1507+505+1003+502+5016+25013=6950 (ед).
Если в результате заполнения получается план, количество выделенных клеток которого будет меньше, чем m+n-1 (план вырожденный), следует к уже заполненным клеткам присоединить определенным образом выбранную незаполненную клетку, называемую фиктивно занятой, в нее поместить нулевой объем перевозки. Выбор необходимой клетки состоит в возможности построения замкнутого цикла для искомой клетки, все вершины которого лежали бы в занятых клетках.
2.Метод минимальной стоимости.
Данный метод получения опорного плана, при котором учитывается стоимость перевозки единицы груза, позволяет строить план, значительно более близкий к оптимальному.
Заполнение таблицы начинают с клетки, имеющей наименьшую стоимость единицы перевозки. Если таких клеток несколько, то выбирают произвольно любую из имеющихся.
Затем из рассмотрения исключают либо строку, соответствующую поставщику, запасы которого в результате заполнения исчерпываются, либо столбец, соответствующий потребителю, потребности которого полностью удовлетворяются.
Возможны случаи, когда приходится вычеркивать и строку и столбец, на пересечении их будет находиться заполняемая клетка. Это возможно, когда израсходованы запасы поставщика и удовлетворены потребности потребителя.
Из оставшейся части таблицы стоимости снова выбираем наименьшую стоимость, и процесс заполнения клеток продолжается, пока не будут распределены запасы поставщиков и удовлетворены потребности потребителей.
Пример 2. Составить начальное опорное решение, используя метод минимальной стоимости. Исходные данные приведены в таблице 3.
Таблица 3.
-
ПН
ПО
B1
B2
B3
B4
B5
Запасы
ai
A1
10
-
7
-
4
-
1
100
4
-
100
A2
2
200
7
50
10
-
6
-
11
-
250
A3
8
-
5
-
3
-
2
-
2
200
200
A4
11
-
8
150
12
100
16
-
13
50
300
Заявки
bj
200
200
100
100
250
850
В результате получен план Х=(х14=100; x21=200; x22=50; x35=200; x42=150; x43=100; x45=50), остальные значения переменных равны 0.
Матрица
перевозок: X=
.
План не содержит циклов и состоит из 7
положительных перевозок, следовательно,
является вырожденным
опорным планом. Данный опорный план
имеет стоимость:
Z=100*1+200*2+50*7+200*2+150*8+100*12+50*13=4300 (ед).
Стоимость этого плана оказалась несколько меньшей стоимости опорного плана, полученного методом северо-западного угла.
