Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Знания.doc
Скачиваний:
46
Добавлен:
30.07.2019
Размер:
8 Мб
Скачать
☆

7. Примеры задач лп: игра 2-х лиц как задача лп, транспортная задача

Задача, модель которой содержит только линейные функции искомых переменных, называется задачей линейного программирования (ЛП).

В общем случае модель задачи лп имеет вид

(4.1)

при ограничениях:

(4.2)

(4.3)

где L – критерий (целевая функция), называемый также линейной формой;

n - количество переменных;

Ci – параметры (коэффициенты) критерия, не все Ci =0;

(4.2) - функциональные условия (ограничения);

– параметры условий (могут быть любыми действительными числами, но одновременно все не могут равняться нулю при i=const). Во многих случаях они имеют смысл удельных величин (расхода или затрат на единицу переменной, содержания в единице переменной и т. п.).

bi – параметры (свободные члены), отражающие возможности по ресурсам, допустимые или требуемые значения показателей и т.п. (могут быть любыми действительными числами).

На часть или все переменные накладывается условие неотрицательности (4.3).

Задача состоит в определении таких значений переменных, удовлетворяющих условиям (4.2) и (4.3), которые доставляют в зависимости от контекста максимум или минимум линейной форме.

Сбалансированная транспортная задача

Транспортная задача - это модель ситуации, в которой требуется найти оптимальный план перевозки некоторого груза из конечного числа пунктов поставки (отправления) с заданными объемами производства в конечное число пунктов потребления (назначения) с требуемыми объемами потребностей при известных затратах на перевозку единицы груза между каждой парой пунктов поставки и потребления. Предполагается, что удельные затраты не зависят от количества перевозимого груза. Здесь под оптимальным понимается план, минимизирующий суммарные затраты на перевозки.

В качестве примера рассмотрим задачу с двумя пунктами отправления и тремя пунктами назначения, схема которой показана на рис.4.1. Здесь а1 и а2 – количество груза, которым располагают пункты отправления, b1, b2, b3 – потребности в грузе пунктов назначения.

Задача является сбалансированной, если суммарная потребность равна суммарной возможности. В нашем примере это значит, что

Рис. 4.1.

Если ввести обозначения:

xij - количество груза, перевозимого из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения;

Сij – затраты на перевозку единицы груза из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения,

то исходные данные вместе с переменными можно представить в одной таблице (табл. 4.3):

Таблица 4.3

Пункты

B1

B2

B3

Количество груза

A1

С11

Х11

С12

Х12

С13

Х13

a1

A2

С21

Х21

С22

Х22

С23

Х23

a2

Потребность в грузе

b1

b2

b3

Так как необходимо минимизировать суммарные затраты по перевозке, то целевая функция запишется в виде

L=C11x11 + C12x12 + C23x23→min.

Каждый пункт назначения должен получить требуемое количество груза. Отсюда следуют равенства, соответствующие этим пунктам

B1: x11+x21=b1;

B2: x12+x22=b2;

B3: x13+x23=b3.

Поскольку задача сбалансированная, весь груз из пунктов отправления должен быть вывезен. Это требование отражается в модели двумя равенствами:

А1: х11+х12+х13=а1;

А2: х21+х22+х23=а2.

Наконец, физический смысл переменных накладывает на них ограничение неотрицательности

xij0.

В результате мы получили модель транспортной задачи, содержащей только линейные функции. Очевидно, что характер модели не изменится при увеличении числа пунктов.

Игра двух лиц с нулевой суммой как задача линейного программирования

Рассмотрим платежную матрицу игры двух лиц, не имеющую седловых точек,

B1

B2

…

Bn

A1

U11

U12

…

U1n

A2

U21

U22

…

U2n

…

…

…

…

…

Am

Um1

Um2

…

Umn

где платежи Uij имеют смысл выигрышей игрока A.

Как известно, такая игра имеет решение в области смешанных стратегий. Пусть X=(x1,x2,…,xm) – распределение вероятностей на стратегиях игрока A. Тогда согласно принципу гарантированного результата этот игрок будет выбирать такое поведение (распределение X *), которое максимизирует наименьший ожидаемый выигрыш

.

Обозначим через минимальный ожидаемый выигрыш

.

Отсюда очевидно, что не больше каждого ожидаемого выигрыша, и так как цель – максимальный выигрыш, то приходим к следующей эквивалентной задаче

L=→max

при ограничениях

,

хi0.

Это обычная линейная задача, оптимальное значение критерия которой L*=* есть цена игры. Ее решение определяет оптимальное поведение игрока А.

Для игрока B линейная модель строится аналогично, но тот же критерий минимизируется, так как уже имеет смысл максимального проигрыша, а ограничения на вероятности yj соответствуют строкам платежной матрицы и записываются как неравенства “меньше или равно”.