- •Предмет курса. Основные понятия. Общая схема решения задач. Производственная задача.
- •Графический метод.
- •Каноническая задача. Базисный план. Формула приращений
- •Формула приращений целевой функции
- •Критерий оптимальности.
- •Достаточное условие неограниченности. Алгоритм обратной м-цы.
- •Итерация. Симплекс-метод (алгоритм).
- •Конечность. Геометрическая интерпретация.
- •Двухфазный симплекс-метод.
- •Выводы и следствия двухфазного симплекс-метода.
- •Приведение задач к канонической форме. Табличная реализация симплекс-метода.
- •Двойственная задача. Взаимодвойственность.
- •Соотношения двойственности 1,2.
- •Соотношения двойственности 3,4.
- •Соотношения двойственности 5,6. Следствия соотношения 6
- •Теоремы Фаркаша.
- •Двойственный симплекс-метод. Определения. Формула приращений.
- •Критерий оптимальности. Условие пустоты.
- •Итерация. Задача о диете.
- •Транспортная задача. Условие общего баланса. Условия дефицита и перепроизводства.
- •Особенности. Транспортная задача. Лемма 1. Следствия.
- •Лемма 2. Базисный план перевозок.
- •Базисный план. Метод минимального элемента.
- •Метод потенциалов транспортной задачи.
Графический метод.
Метод применим к задачам линейного программирования с двумя переменными:
(1)
(2)
Алгоритм:
В декартовой системе координат на плоскости строим множество планов задачи, как пересечение
-полуплоскостей,
задаваемых линейными ограничениями
системы (2).
При этом возможен один из случаев:
а) – пустое множество;
б) – выпуклый многоугольник;
в) – выпуклая неограниченная многоугольная область.
Если а), то задача не имеет решения; б) или в) – переходим к пункту 2.
По целевой функции
строим вектор градиента
,
через начало координат проводим прямую
(линию нулевого уровня целевой функции):
.При решении задачи максимизации (минимизации) прямую
перемещаем параллельно в направлении
вектора
(вектора -
)
в наиболее отдалённую точку А (точку
В) множества плана
.
Координаты точки А (точки В) и составляют
оптимальный план задачи максимизации
(минимизации) функции
на
множестве
.
Если множество – ограничено, то задача всегда имеет решение. Если же – неограниченная многоугольная область, то задача может не иметь решения в случае, когда не существует наиболее удалённой точки, то есть целевая функция неограниченно возрастает (убывает) на .
Если задача имеет оптимальный план, то он достигается либо в одной из вершин границы множества , либо на одной из её сторон (альтернативный оптимум).
Замечание.
Некоторые задачи линейного программирования
с числом переменных
могут быть сведены к эквивалентным
линейным задачам с двумя переменными.
Для этого систему ограничений-равенств
исходной задачи приводим к единичному
базису. Определяем из неё базисные
переменные (эти выражения называют
уравнениями связи). Подставляем их в
целевую функцию и ограничения-неравенства
задачи. После решения полученной
эквивалентной задачи с двумя переменными,
решение исходной задачи (базисные
переменные) находим из уравнений связи.
Каноническая задача. Базисный план. Формула приращений
Симплекс-метод разработан для канонической задачи линейного программирования
(1)
Её особенность: целевая функция максимизируется; все основные ограничения имеют вид равенств; на все переменные наложены прямые ограничения неотрицательности.
Введём
обозначения:
индексное
множество номеров переменных.
индексное
множество номеров основных ограничений.
ый
столбец матрицы А.
Определение.
Пусть
дан некоторый план
.
Его будем называть базисным
планом,
если компоненты можно разбить на две
группы: базисные
или
и небазисные
и выполняются два условия:
а)
небазисные компоненты плана нулевые
;
б)
базисным компонентам соответствуют
линейно-независимые столбцы матрицы
А, то есть
.
Формула приращений целевой функции
Будем рассматривать задачу вида:
(1)
Предположим,
что известен базисный план
,
характеризующийся индексным множеством
.
Рассмотрим произвольный другой план
и подсчитаем, как изменится целевая
функция при переходе
.
Обозначим
через
– вектор приращения базисного плана,
поскольку
– планы задачи (1).
(3)
где
вектор оценок,
–
вектор потенциалов.
(3)
– искомая формула приращения целевой
функции при переходе от базисного плана
к произвольному плану
.
Её можно переписать
(3)
