Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Laby_Mat_metody

.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

71

 

Норма расхода ресурсов

 

Тип ресурса

на единицу продукции

Наличие

 

A

B

C

ресурса

I

7

7

7

7000

II

3

3

2

3000

III

0

2

3

1500

Цена единицы продукции

100

110

120

 

Требуется а) определить план выпуска продукции, обеспечивающий максимальный до-

ход от ее реализации; б) сформулировать для данной задачи двойственную и определить ее опти-

мальное решение; в) найти интервалы устойчивости двойственных оценок по отношению к

изменениям ресурсов каждого типа; г) выявить изменение общей стоимости изготовляемой продукции, определя-

емой оптимальным планом ее производства при уменьшении количества ресурса типа I на 2100 ед. и увеличении ресурсов II и III типов соответственно на 800 и 600 ед. Провести анализ возможного изменения общей стоимости продукции как при изменении объемов каждого из ресурсов по отдельности, так и при их одновременном изменении в указанных размерах.

9. Для изготовления трех видов продукции A , B и C предприятие использует три типа ресурсов. Нормы расхода ресурсов каждого типа на единицу продукции, их наличие в распоряжении на предприятии, а также цена единицы продукции приведены в таблице.

 

Норма расхода ресурсов

 

Тип ресурса

на единицу продукции

Наличие

 

A

B

C

ресурса

I

1

2

0

50

II

2

1

0

55

III

0

1

1

20

Цена единицы продукции

8

5

6

 

Требуется а) определить план выпуска продукции, обеспечивающий максимальный до-

ход от ее реализации; б) сформулировать для данной задачи двойственную и определить ее опти-

мальное решение; в) найти интервалы устойчивости двойственных оценок по отношению к

изменениям ресурсов каждого типа;

72

г) выявить изменение общей стоимости изготовляемой продукции, определяемой оптимальным планом ее производства при уменьшении количества ресурса типа I на 15 ед. и увеличении ресурсов II и III типов соответственно на 10 и 20 ед. Провести анализ возможного изменения общей стоимости продукции как при изменении объемов каждого из ресурсов по отдельности, так и при их одновременном изменении в указанных размерах.

10. Для изготовления трех видов продукции A , B и C предприятие использует три типа ресурсов. Нормы расхода ресурсов каждого типа на единицу продукции, их наличие в распоряжении на предприятии, а также цена единицы продукции приведены в таблице.

 

Норма расхода ресурсов

 

Тип ресурса

на единицу продукции

Наличие

 

A

B

C

ресурса

I

1

2

1

40

II

3

1

3

60

III

1

2

5

120

Цена единицы продукции

12

8

14

 

Требуется а) определить план выпуска продукции, обеспечивающий максимальный до-

ход от ее реализации; б) сформулировать для данной задачи двойственную и определить ее опти-

мальное решение; в) найти интервалы устойчивости двойственных оценок по отношению к

изменениям ресурсов каждого типа; г) выявить изменение общей стоимости изготовляемой продукции, определя-

емой оптимальным планом ее производства при уменьшении количества ресурса типа I на 10 ед. и увеличении ресурсов II и III типов соответственно на 20 и 30 ед. Провести анализ возможного изменения общей стоимости продукции как при изменении объемов каждого из ресурсов по отдельности, так и при их одновременном изменении в указанных размерах.

11. Для изготовления трех видов продукции A , B и C предприятие использует три типа ресурсов. Нормы расхода ресурсов каждого типа на единицу продукции, их наличие в распоряжении на предприятии, а также цена единицы продукции приведены в таблице.

73

 

Норма расхода ресурсов

 

Тип ресурса

на единицу продукции

Наличие

 

A

B

C

ресурса

I

7

7

7

700

II

3

2

2

300

III

0

2

3

150

Цена единицы продукции

10

11

12

 

Требуется а) определить план выпуска продукции, обеспечивающий максимальный до-

ход от ее реализации; б) сформулировать для данной задачи двойственную и определить ее опти-

мальное решение; в) найти интервалы устойчивости двойственных оценок по отношению к

изменениям ресурсов каждого типа; г) выявить изменение общей стоимости изготовляемой продукции, определя-

емой оптимальным планом ее производства при уменьшении количества ресурса типа I на 40 ед. и увеличении ресурсов II и III типов соответственно на 80 и 60 ед. Провести анализ возможного изменения общей стоимости продукции как при изменении объемов каждого из ресурсов по отдельности, так и при их одновременном изменении в указанных размерах.

12. Для изготовления трех видов продукции A , B и C предприятие использует три типа ресурсов. Нормы расхода ресурсов каждого типа на единицу продукции, их наличие в распоряжении на предприятии, а также цена единицы продукции приведены в таблице.

 

Норма расхода ресурсов

 

Тип ресурса

на единицу продукции

Наличие

 

A

B

C

ресурса

I

4

2

1

160

II

3

1

3

140

III

1

2

5

200

Цена единицы продукции

12

10

6

 

Требуется а) определить план выпуска продукции, обеспечивающий максимальный до-

ход от ее реализации; б) сформулировать для данной задачи двойственную и определить ее опти-

мальное решение; в) найти интервалы устойчивости двойственных оценок по отношению к

изменениям ресурсов каждого типа;

74

г) выявить изменение общей стоимости изготовляемой продукции, определяемой оптимальным планом ее производства при уменьшении количества ресурса типа I на 10 ед. и увеличении ресурсов II и III типов соответственно на 20 и 30 ед. Провести анализ возможного изменения общей стоимости продукции как при изменении объемов каждого из ресурсов по отдельности, так и при их одновременном изменении в указанных размерах.

75

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

Решение задач линейного программирования двойственным симплекс-методом

9.1 Цель работы

Приобретение навыков решения задач линейного программирования двойственным симплекс-методом.

9.2 Порядок выполнения работы

Для задачи, соответствующей номеру Вашего варианта, найдите оптимальное решение с помощью двойственного симплекс-метода. Составьте задачу, двойственную к исходной и, используя соответствие между переменными исходной и двойственной задач, найдите оптимальное решение двойственной задачи. Найдите оптимальное решение исходной и двойственной задач в табличном процессоре Microsoft Excel и продемонстрируйте их преподавателю. Оформите отчет по лабораторной работе, который должен содержать:

•титульный лист;

•решение исходной задачи двойственным симплекс-методом;

•двойственную задачу к исходной и ее оптимальное решение.

9.2.1Образец оформления решения

Задача 0.1 Решите задачу ЛП двойственным симплекс-методом:

f(x) = −8x1 + 2x2 + 4x3 − 3x4 → min;

 

 

2x1 + 3x2 − x3 + x4 = 18,

(9.1)

2x2 + 3x3

 

 

24,

 

−x1 + 4x2

 

≤12,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

≥

 

 

 

xj ≥ 0 (j = 1, 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составьте задачу, двойственную к исходной и, используя соответствие между переменными исходной и двойственной задач, найдите оптимальное решение двойственной задачи.

76

Решение. Приведем задачу к каноническому виду:

f(x) = −8x1 + 2x2 + 4x3 − 3x4 → min;

 

2x1 + 3x2 − x3 + x4 = 18,

−

 

−

 

 

 

+ 3x3 + x5 = 24,

2x2

 

 

 

 

x = 12,

−x + 4x

 

xj ≥ 0 (j = 1, 6).

Впервом и во втором нетривиальных ограничениях системы уже есть ба-

зисные переменные x4 и x5 . Умножим обе части третьего ограничения на −1 . Тогда переменная x6 станет базисной:1 2 6

f(x) = −8x1 + 2x2 + 4x3 − 3x4 → min;

 

2x1 + 3x2 − x3 + x4 = 18,

 

 

−

 

 

 

−

 

−2x2 + 3x3 + x5

= 24,

x1

 

4x2 + x6 = 12,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xj

≥ 0 (j = 1, 6).

Теперь задача имеет базисное, но не опорное решение (псевдоплан):

xe = (0; 0; 0; 18; 24; −12), f(xe) = −54.

Исключаем из целевой функции переменную x4 , выразив ее из первого нетривиального ограничения системы:

f(x) = −2x1 + 11x2 + 7x3 − 54 → min;

 

2x1 + 3x2 − x3 + x4 = 18,

 

 

−

 

 

 

−

 

−2x2 + 3x3 + x5

= 24,

x1

 

4x2 + x6 = 12,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xj

≥ 0 (j = 1, 6).

Применим для решения задачи двойственный симплекс-метод. Составим исходную двойственную симплекс-таблицу (табл. 9.1).

Таблица 9.1

БП

СЧ

x1

x2

x3

x4

x5

x6

x4

18

2

3

−1

1

0

0

x5

24

0

−2

3

0

1

0

x6

−12

1

−4

0

0

0

1

f

54

−2

11

7

0

0

0

В последней строке есть отрицательная оценка −2 , поэтому столбец, соответствующий переменной x1 считаем выделенным. В этом столбце есть два положительных элемента (2 и 1). Выбираем, например, число 1 и содержащую его

77

строку считаем разрешающей. Разрешающий столбец выбираем по наименьшему двойственному отношению:

{}

min

−

−2

;

−

11

= 2.

1

4

 

 

 

 

 

−

 

Значит столбец, соответствующий переменной x1 — разрешающий; 1 — разрешающий элемент.

Значит, переменную x6 исключаем из базиса, а переменную x1 включаем в базис.

После необходимых преобразований получим новую двойственную симплекс-таблицу (табл. 9.2):

Таблица 9.2

БП

СЧ

x1

 

x2

x3

x4

x5

x6

x4

42

0

11

 

−1

1

0

−2

x5

24

0

 

−2

3

0

1

0

x1

−12

1

 

−4

 

0

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

30

0

3

 

7

0

0

2

Последняя строка таблицы не содержит отрицательных оценок. Но так как в столбце значений свободных членов есть отрицательное число ( −12 ), то базисное решение не является оптимальным, и строка, соответствующая переменной x1 — разрешающая. Среди отрицательных элементов разрешающей строки выбираем минимальное двойственное отношение. Так как разрешающая строка содержит только один отрицательный элемент −4 , то минимальным двойственным отношением и будет −−34 = 34 . Тогда столбец, соответствующий переменной x2

— разрешающий; элемент −4 — разрешающий элемент. Значит, переменную x1 исключаем из базиса, а переменную x2 включаем в базис.

После необходимых преобразований получим новую двойственную симплекс-таблицу (табл. 9.3):

Таблица 9.3

БП

СЧ

x1

x2

x3

x4

x5

x6

x4

9

11

0

−1

1

0

3

4

4

x5

30

−21

0

3

0

1

−21

x2

3

−41

1

0

0

0

−41

f

21

3

0

7

0

0

11

4

4

Поскольку в столбце значений свободных членов все элементы больше нуля, то найден оптимальный план:

x = (0; 3; 0; 9; 30; 0), fmin = −21.

78

Тогда оптимальное решение задачи (9.1) имеет вид

x = (0; 3; 0; 9), fmin = −21.

Теперь составим задачу, двойственную к задаче (9.1). Для этого запишем задачу (9.1) в том виде, для которого удобнее применять алгоритм записи двойственной задачи:

f(x) = −8x1 + 2x2 + 4x3 − 3x4 → min;

 

 

2x1 + 3x2

 

x3 + x4 = 18,

.

2x2

3x3 −

 

24,

 

 

 

 

 

 

 

 

−

≥ −

 

 

 

 

 

 

−x1

+ 4x2

≥ 12,

 

xj ≥ 0 (j = 1, 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

С учетом того, что первое нетривиальное ограничение исходной задачи записано как равенство, на первую переменную двойственной задачи не накладывается условие неотрицательности. Тогда задача, двойственная к (9.1), имеет вид:

fb(z) = 18z1 − 24z2 + 12z3 → max;

 

2z1 − z3 ≤ −8,

 

 

 

 

 

3z + 2z2 + 4z3

≤

2,

.

(9.2)

−

z11

−

3z2

≤

4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,

 

 

 

 

 

 

z

1

≤ −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥ 0, z3 ≥ 0

 

 

 

 

z2

 

 

 

 

Используя соответствие между переменными исходной и двойственной задач, найдем по последней симплекс-таблице (табл. 9.3) оптимальное решение двойственной к задаче (9.1):

()

z

=

−3; 0;

11

, f

.

4

 

 

 

bmax = −21

 

79

9.3 Варианты задач к лабораторной работе

№ варианта

 

 

 

 

 

 

 

Задача

 

 

 

f(x) = 5x1 + 4x2 + 6x3 → max;

 

x1 + x2 + x3 ≤ 6,

 

 

 

1

 

2x1 − x2 + 3x3 ≥ 9,

 

 

 

 

 

 

 

3x1 + x2 + 2x3 ≥ 11,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥ 0 (j = 1, 3).

 

 

 

 

xj

 

 

 

 

f(x) = 3x1 + x2 + 2x3 → max;

2

 

2x1 + 2x2 + x3

≤

8,

 

 

x1

+ x3

≤

2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x1 + x2 − 2x3 ≥ 4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥ 0 (j = 1, 3).

 

 

 

 

xj

 

 

 

 

f(x) = x1 + 2x2 + 3x3 − x4 → max;

3

 

x1 + x2 + x3 + x4 ≥ 4,

6,

x1

+ 2x2 + x3

+ 2x4

≤

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 + 2x2 + 2x3 + x4 ≥ 8,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥ 0 (j = 1, 4).

 

 

 

 

xj

 

 

 

 

f(x) = 2x1 − x3 + x4 → min;

4

 

x1 + x2 + 5x3

≤

20,

 

 

x3

+ 2x4

≥

5,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 + x2 − x3 ≥ 8,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥ 0 (j = 1, 4).

 

 

 

 

xj

 

 

 

f(x) = 2x1 − 2x2 + 3x3 + 4x4 → max;

x1 + 2x2 + x3 + x4 ≤ 2,

52x1 − x2 + 2x3 − 3x4 ≥ 3,

 

 

3x1 + 4x2 − 5x3 + 2x4 ≤ 4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xj ≥ 0 (j =

1, 4).

 

 

 

 

f x

x

 

x

2

 

 

4

x

 

max;

 

( ) = 5

1

−

 

−

3

→

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

3x2 + 2x3

9,

 

 

 

 

 

2x1 + x2 ≥≥1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥

8,

 

 

 

x1 + x2 + 2x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 4x

 

 

4,

 

 

 

 

 

 

 

x

3

≤

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xj

≥ 0 (j = 1, 3).

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

№ варианта

 

 

 

Задача

 

f(x) = 2x1 + 3x2 + 2x3 → min;

7

 

2x1 + x2 + 3x3

6,

2x1 + 4x2 + 3x3≥

16,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≥

 

 

3x1 + 4x2 + 2x3 ≥ 12,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xj ≥ 0 (j = 1, 3).

 

x1 + 5x2 + 2x3 → min;3x1 + x2 + 2x3 ≥ 9,

8x1 + 2x2 + 2x3 ≥ 8,

x1 + 6x2 ≥ 12,xj ≥ 0 (j = 1, 3).

f(x) = −4x1 − 3x2 − 8x3 − 5x4 → max;

9x1 + x2 + 2x4 ≥ 4,

2x1 + x2 + 2x3 ≥ 6, xj ≥ 0 (j = 1, 4).

f(x) = 5x1 + 6x2 + x3 + x4 → min;

101, 5x1 + 3x2 − x3 + x4 ≥ 18,

3x1 + 2x3 − 4x4 ≥ 24, xj ≥ 0 (j = 1, 4).

 

f(x) = x1 − 2x2 − 4x3 + 2x4 + 3x5 → max;

11

 

2x1 + 3x2 − x3 + x4 + x5 = 18,

 

 

 

2x2 + 3x3 + x4

 

24,

 

 

 

 

 

 

−x1 + 4x2

−

x4

 

≥12,

 

 

 

 

 

 

−

 

≥

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xj ≥ 0 (j = 1, 5).

 

 

 

→

 

 

f x

x

x

+ 2

x

x

4

 

min;

 

(

) = 2 1 + 4

2

3 + 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12x1 − x2 + 4x3 + 5x4 ≥ 27,

2x1 + 3x2 − x3 + 4x4 ≥ 24, xj ≥ 0 (j = 1, 4).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]