Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ек.-математ. моделювання.docx
Скачиваний:
10
Добавлен:
07.12.2018
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Теоретичні відомості

Алгоритм графічного методу розв’язування задач лінійного програмування

1. Побудова багатокутника розв’язків.

Багатокутник розв’язків будується за системою обмежень та умовою невід’ємності змінних.

Визнчення 1. Багатокутником розв’язк5ів називається така фігура, у якій одночасно задовольняються всі обмеження моделі.

Шукана область (простір) розв’язків показана на мал. 2.1. Умови

невід’ємності змінних x1

0, x 2

0 обмежують область їхніх допустимих

значень першим квадрантом. Інші границі простору розв’язків зображені на

площині

x1ox 2

прямими лініями, які побудовані за рівняннями, які отримані

при заміні знака ≤ на знак = в усіх обмеженнях. Області, у яких виконуються відповідні обмеження у виді нерівностей, указуються стрілками, які направлені у сторону допустимих значень змінних. В такий спосіб отримано багатокутник розв’язків – багатокутник АВСDЕF, який на мал. 1 заштрихований.

20

x2

1 2 3 4 x1

Мал. 1. Обмеження x1

2x 2

6 (1),

2x1

x 2 8

(2),

x1 x 2

1 (3),

x 2 2

(4), x1

0 (5), x 2

0 (6).

У кожній точці, що належить внутрішній області або границям багатокутника розв’язків АВСDЕF, всі обмеження виконуються, тому розв’язки, що відповідають цим точкам, є допустимими.

2. Графічне відображення цільової функції.

Цільову функцію графічно можна представити у вигляді вектора -

градієнта та лінії рівня.

Визначення 2. Вектор–градієнт це вектор, який виходить з початку координат та направлений до точки з координатами, що є частинними похідними цільової функції по змінним. Вектор–градієнт показує напрямок зростання значень цільової функції.

Для нашого прикладу вектор–градієнт напрямлений до точки (3,2)

Визначення 3. Лінія рівня – це лінія, координати будь-якої точки якої при підстановці у цільову функцію визначають рівні значення. Лінія рівня завжди перпендикулярна до вектора-градієнта.

21

Багатокутник розв’язків містить нескінченне число таких точок, але,

незважаючи на це, можна знайти оптимальний розв’язок, якщо з'ясувати, у

якому напрямку зростає цільова функція моделі z

3x1

2x 2 . На мал. 3.2

показано, як здійснюється така операція. На графік наносять ряд паралельних ліній, що відповідають рівнянню цільової функції при декількох довільно обраних і послідовно зростаючих значеннях z, що дозволяє визначити нахил цільової функції і напрям, у якому відбувається її збільшення (тобто зростання загального доходу). На мал. 2 використані наступні значення цільової функції:

z = 6 і z = 9.

x 2

Мал. 2. Функція мети: максимізувати z

3x1

х1

2x 2 .

x 3 1 т; x

1 1 т; z

12 2 тис

ум од

Оптимальний розв’язок : 1 3 2 3

. . .

3

3. Визначення точки (або точок), де знаходиться оптимальний розв’язок задачі.

Щоб знайти оптимальний розв’язок, потрібно переміщувати пряму, що характеризує дохід (цільову функцію), у напрямку зростання цільової функції, тобто у напрямку вектора-градієнта, доти, поки вона не зміститься на межу допустимих і недопустимих розв’язків На мал. 3.2 видно, що оптимальному

22

розв’язку відповідає точка С. Тому що точка С є точкою перетинання прямих

(1) і (2) (див. мал. 3.1). Значення

наступної системи двох рівнянь:

x1 і x 2

в цій точці визначаються розв’язком

x1 2x1

2x 2 6,

x 2 8.

Розв’язок зазначеної системи рівнянь дає наступний результат: x1

10 / 3 ,

x 2 4 / 3 . Отриманий розв’язок означає, що добовий обсяг виробництва плитки

„Зн” повинен дорівнювати 10/3 т, а плитки „Вн” – 4/3 т. Дохід, який

одержуватимуть у цьому випадку, складе:

z 3 10

3

2 4 12 2 òèñ.óì .îä .

3 3

Результати, що отримані при розв’язуванні задач графічним методом, виявили цікаву закономірність – оптимальний розв’язок завжди відповідає одній з допустимих кутових (або екстремальних) точок простору розв’язків (на мал. 3.2 це точки А, В, С, D, Е і F). Яка з цих точок виявиться оптимальною, залежить від нахилу прямої, що представляє цільову функцію (тобто від коефіцієнтів цільової функції). Відмітимо, що навіть для випадків, при яких оптимальний розв’язок досягається не в одній точці, всі альтернативні оптимальні розв’язки знаходяться після того, як визначені всі кутові точки

(вершини багатокутника).