- •Методы оптимальных решений
- •Содержание
- •Введение
- •1. Моделирование – метод научного познания
- •1.1 Основные понятия моделирования
- •Вопросы *
- •1.2 Системный подход и моделирование социально-экономических систем
- •Вопросы
- •5. Численное решение
- •6. Анализ численных результатов и их применение
- •Приемы экономико-математического моделирования
- •Классификация моделей по типу информации:
- •Классификация моделей по учету фактора времени:
- •Классификация моделей по учету фактора неопределенности:
- •Классификация моделей по типу подхода к изучаемым социально-экономическим системам:
- •Вопросы
- •2.2 Принцип оптимальности в планировании и управлении
- •Вопросы
- •Математическая формулировка общей задачи линейного программирования
- •Структурная форма записи задачи линейного программирования
- •Вопросы
- •3.2 Формы записи задачи линейного программирования
- •Нормы затрат и выхода продукции
- •Решение
- •Общая форма записи задачи линейного программирования
- •Каноническая форма записи задачи линейного программирования
- •Стандартная форма записи задачи линейного программирования
- •4.2. Алгоритм графического метода
- •Нормы затрат и выхода продукции
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Построение граничных прямых, соответствующих системе ограничений
- •3. Определение области допустимых решений
- •4. Построение вектора градиента и линии уровня
- •5. Нахождение точки экстремума
- •6. Определение значения целевой функции
- •4.3. Варианты графического решения задач линейного программирования
- •Вопросы
- •Рекомендуемые источники к главе 4
- •5. Симплексный метод решения задач линейного программирования
- •5.1. Сущность симплексного метода
- •Вопросы
- •5.2. Алгоритм решения задач симплексным методом с естественным базисом
- •Показатели эффективности возделывания 1 га культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица (сокращенная)
- •Первая симплексная таблица (полная)
- •5. Проверка оптимальности решения
- •6. Построение второй симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Вторая симплексная таблица
- •Правила нахождения коэффициентов второй симплексной таблицы
- •Вторая симплексная таблица
- •7. Построение третьей и последующих симплексных таблиц
- •Вторая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Третья симплексная таблица
- •Вопросы
- •5.3. Алгоритм решения задач симплексным методом с искусственным базисом
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса, введение искусственных переменных
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая сокращенная симплексная таблица с м-строкой
- •5. Решение вспомогательной задачи симплексным методом с естественным базисом
- •Данные о содержании питательных веществ и стоимости культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса, введение искусственных переменных
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица
- •5. Проверка оптимальности решения
- •6. Построение второй симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Вторая симплексная таблица
- •7. Построение третьей и последующих симплексных таблиц
- •Третья симплексная таблица
- •Вопросы
- •5.4. Алгоритм решения задач симплексным методом в Microsoft Excel 2010
- •Показатели эффективности возделывания 1 га культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Составление формы для ввода данных в Microsoft Excel
- •3. Ввод исходных данных в форму Microsoft Excel
- •4. Ввод формул для вычислений значений целевой функции и левой части неравенств
- •5. Настройка программы Microsoft Excel 2010
- •6. Установка значений в окне Параметры поиска решений
- •7. Анализ полученного решения
- •6.2. Постановка и математическая формулировка транспортной задачи
- •Постановка задачи
- •Матрица транспортной задачи
- •6.3. Алгоритм решения транспортной задачи (метод северо-западного угла)
- •Стоимости перевозок одной тонны картофеля (ден. Ед.)
- •Решение
- •1. Проверка типа задачи (открытая или закрытая)
- •2. Составление экономико-математической модели задачи
- •Матрица транспортной задачи (ден. Ед.)
- •3. Составление опорного плана
- •Опорный план транспортной задачи (ден. Ед.)
- •4. Проверка решения на оптимальность
- •Опорный план транспортной задачи (ден. Ед.)
- •5. Построение контура
- •Правила построения контура
- •Опорный план транспортной задачи с контуром (ден. Ед.)
- •6. Построение нового опорного плана
- •7. Проверка нового плана на оптимальность
- •Вопросы
- •6.4. Алгоритм решения транспортной задачи в Microsoft Excel 2010
- •Себестоимость перевозки 1 т сена, руб.
- •Решение
- •1. Проверка типа задачи (открытая или закрытая)
- •2. Составление экономико-математической модели задачи
- •6. Анализ полученного решения
- •Вопросы
- •6.5. Задача о назначениях
- •Общий вид транспортной матрицы задачи о назначениях
- •Экономико-математическая модель задачи о назначениях
- •Структурная форма записи задачи о назначениях
- •Вопросы и задания для самопроверки и самоподготовки
- •6.6. Алгоритм решения задачи о назначениях с помощью Microsoft Excel 2010
- •Производительность работников
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •7.2 Прямая и двойственная задача
- •Построение двойственной задачи
- •Исходные данные задачи
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Решение задачи симплексным методом
- •Последняя симплексная таблица (оптимальное решение)
- •4. Анализ двойственных оценок
- •Симплексная таблица с коэффициентами замещения и двойственными оценками
- •Вопросы
- •7.3 Основные свойства двойственных оценок
- •Вопросы
- •7.4 Алгоритм решения двойственной задачи в Microsoft Excel 2010
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Решение задачи симплексным методом
- •3. Анализ оптимального решения
- •4. Мера влияния ограничения на целевую функцию
- •5. Свойство оптимальности решения
- •Вопросы
- •Рекомендуемые источники к главе 7
- •Библиографический список
- •Приложение 1 Полезные ссылки
Введение
Экономические проблемы в большинстве своем сложные, зависящие от множества различных, иногда противоречащих друг другу факторов, меняются с течением времени и оказывают влияние на другие экономические проблемы и процессы. Исследовать такие сложные объекты затруднительно. Поэтому вместо реальных экономических явлений создают их экономико-математические модели. В настоящее время в связи с переходом к смешанной экономике роль математических методов в исследовании экономических процессов существенно возрастает. Курс «Методы оптимальных решений» раскрывает общие методы исследования экономических процессов при помощи математического аппарата, с привлечением возможностей новых информационных технологий.
Важной педагогической функцией данного курса является интеграция экономических и математических компетенций студентов, формирование системного мышления, умения наиболее полно, с точки зрения различных областей научного знания, подходить к изучению проблем, которые могут возникнуть в будущей профессиональной деятельности студента.
Учебное пособие создано в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 080100 «Экономика». Включает семь разделов: «Моделирование – метод научного познания», «Основы методов оптимального (математического) программирования», «Общая задача линейного программирования», «Геометрическое представление задачи линейного программирования. Графический метод», «Симплексный метод решения задач линейного программирования», «Распределительный метод решения задач линейного программирования. Транспортная задача», «Теория двойственности в анализе оптимальных решений экономических задач». В каждом из разделов раскрыты основные теоретические положения по соответствующие теме, сформулированы вопросы и задания для самопроверки и самоконтроля, приведен список рекомендуемой литературы.
В учебном пособии разрываются основные методы оптимальных решений, сформулированы правила их применения, подробно рассматриваются их алгоритмы решения с помощью Microsoft Excel 2010. Библиографический список и полезные ссылки включают Интернет-ресурсы.
1. Моделирование – метод научного познания
1.1 Основные понятия моделирования
Экономико-математическое моделирование как научное направление сформировалось в конце 60-х – начале 70-х годов XX века. Развитие и становление этого направления обусловлено потребностями практики планирования и управления сложными экономическими системами. В основе этого направления лежат фундаментальные научные дисциплины: математика, теория вероятности, информатика, статистика и т.д.
Под моделированием понимается воспроизведение или имитирование какого-либо существующего предмета, системы на специально построенном аналоге или модели.
Модель представляет собой отображение каким-либо способом наиболее существенных характеристик процессов и взаимосвязей реальных систем.
Моделирование основывается на принципе аналогии между двумя объектами или явлениями. В моделировании реального объекта исследуется с помощью подобного ему и более доступного объекта (его модели). В этом случае один из объектов рассматривается как оригинал, а второй – как его модель (подобие). При изучении методом аналогии исследованию всегда подвергается одна система (модель), а вывод делается для другой (оригинал).
Метод моделирования – способ теоретического анализа и практического действия, направленный на разработку и использование моделей.
Модели строятся для следующих целей:
определения по модели оптимальных значений параметров процесса;
имитации процесса при различных значениях параметров, чтобы получить представление об изменении его характеристик в связи с изменением параметров;
финансово-экономического анализа деятельности и прогнозирования значений тех или иных параметров процесса.
Математическая модель – это система математических выражений (уравнений, неравенств и др.), описывающих реальный объект, составляющие его характеристики и взаимосвязи между ними. Процесс построения и исследования математической модели называют математическим моделированием.
Математическая модель в экономике, иначе экономико-математическая модель – это математическое описание существа исследуемого экономического процесса, задачи. Экономико-математическая модель разрабатывается средствами экономики, математики и информационных технологий, отражает самое важное в рассматриваемой экономической проблеме.
Экономико-математическое моделирование – это формализованное представление закономерностей поведения реальных экономических систем в виде абстрактных математических аналогов (систем уравнений и неравенств).
