
- •Финансово-технологическая академия Колледж космического машиностроения и технологий
- •Дисциплина Математические методы
- •Раздел1. Основы моделирования ………………………………………………… .3
- •Раздел 2. Детерминированные задачи……………………………………………..7
- •Тема 2.1. Линейное программирование…………………………………………7
- •Основные понятия исследования операций
- •Рассмотрим основные понятия теории исследования операций.
- •Модели, их классификация, особенности
- •Классификация математических моделей
- •По использованному при построении модели математическому аппарату
- •Построение простейших математических моделей
- •Раздел 2. Детерминированные задачи
- •Тема 2.1. Линейное программирование
- •2.1.1. Модели линейного программирования
- •2.1.2. Графический метод решения задач линейного программирования
- •2.1.3. Симплекс-метод для решения задач линейного программирования
- •2.1.4. Симплекс-метод c искусственным базисом
- •2.1.5. Двойственная задача линейного программирования
- •2.1.6. Двойственный симплекс-метод
- •Приведем задачу к виду озлп
- •2.1.7. Постановка транспортной задачи
- •2.1.8. Построение опорного плана транспортной задачи
- •2.1.9. Определение оптимального плана транспортной задачи
- •Тема 2.2. Нелинейное программирование
- •Тема 2.3. Алгоритмы на графах
- •2.3.1. Основные сведения из теории графов
- •Пути и маршруты в графе
- •Вес и длина пути
- •Степени вершин
- •2.3.2. Матричное представление графа
- •Поиск кратчайшего пути в графе
- •Первая итерация
- •Вторая итерация
- •Третья итерация
- •Четвёртая итерация
- •Поиск максимального потока в графе
- •Задача о максимальном потоке
- •Тема 2.4. Динамическое программирование
- •2.4.1. Постановка задачи динамического программирования
- •2.4.2. Моделирование многошаговых процессов
- •2.4.3. Принцип оптимальности
- •Раздел 3. Задачи в условиях неопределенности системы массового обслуживания
- •Характеристики входа
- •Поведение клиентов
- •Характеристики очереди
- •Характеристики процесса обслуживания
- •Параметры моделей очередей
Приведем задачу к виду озлп
F=-x1+x2+x3 →max
Умножим обе части неравенства (2) и (3) на «-1» и получим задачу
F=-x1+x2+x3 →max
Построим симплекс-таблицу:
1-ая итерация
Выводим переменную х5
Определим вводимую переменную – х2,
Найден новый псевдоплан, его можно улучшить.
2-ая итерация
Выводим – х4,
Вводим – х1
3-ая итерация .
План Хопт=(14/3; 2/3; 8/3; 0; 0) является оптимальным планом исходной задачи, т.к в колонке «План» нет отрицательных элементов и в индексной строке этого раздела нет отрицательных элементов. Fmax= 32/3.
2.1.7. Постановка транспортной задачи
Общая постановка транспортной задачи заключается в определении оптимального плана перевозок некоторого однородного груза из «m» пунктов отправления (А1, А2, … , Аm) в «n» пунктов назначения (В1, В2, … , Вn). При этом в качестве критерия оптимальности обычно берется:
- минимальная стоимость перевозки всего груза;
- минимальное время доставки груза.
Рассмотрим транспортную задачу, критерием оптимальности которой является минимальная стоимость доставки груза.
Обозначим:
Cij – тариф перевозки единицы груза из i-го пункта отправления в j-ый пункт назначения;
ai – запасы груза в i-том пункте отправления;
bj- потребности в грузе в j-ом пункте назначения;
xij – количество единиц груза, перевозимого из i-го пункта отправления в j-ый пункт назначения.
Тогда математическая постановка задачи состоит в определении минимального значения функции
( 1)
при условиях:
Обратные перевозки исключаются.
Планом
транспортной задачи называется всякое
неотрицательное решение системы линейных
уравнений (2)и ( 3), определяемое матрицей
X=[xij],
где
.
План X*=[x*ij] , при котором функция (1) принимает свое минимальное значение, называется оптимальным планом транспортной задачи.
Обычно исходные данные транспортной задачи записываются в виде таблице:
Общее
наличие груза у поставщиков равно
единиц.
Общие
потребности в грузе в пунктах назначения
равно
единиц.
Если
(5),
то модель транспортной задачи называется закрытой.
Если условие (5) не выполняется, то модель транспортной задачи называется открытой. Для разрешимости транспортной задачи необходимо и достаточно, чтобы суммарные запасы в пунктах отправления были равны суммарным потребностям в пунктах назначения, т.е. задача была закрытого типа.
В случае превышения запасов над
потребностями, т.е если
,
вводится фиктивный (n+1)-ый
пункт назначения с потребностью, равной
и
нулевыми тарифами перевозок, ci,n+1=0
Если
,то вводится фиктивный (m+1)-ый
пункт отправления с запасами
и нулевыми тарифами перевозок, т.е
cj,m+1=0
Число переменных xij в транспортной задаче с m пунктами отправления и n пунктами назначения равно m×n.
С учетом условий (2), (3) и (5) число линейно независимых уравнений равно m+n-1, следовательно, опорный план транспортной задачи содержит (может иметь) не более m+n-1 отличных от нуля компонентов.
Если в опорном плане число отличных от нуля компонентов в точности равно m+n-1 , то план является невырожденным, а если меньше, то вырожденным.
Транспортную задачу можно решать обычным симплекс-методом, однако учитывая громоздкость этого метода и специфику ограничений транспортной задачи (каждая переменная входит только в два уравнения системы, и коэффициенты при переменных равны 1), то для решения транспортной задачи разработаны свои методы.
Решение сводится к следующему:
Строится опорный план.
Проверяется опорный план на оптимальность.
Строятся улучшенные планы, которые также проверяются на оптимальность.
Процесс продолжается до тех пор, пока не будет найден оптимальный план транспортной задачи.