- •Содержание
- •Предисловие
- •Глава I. Начала линейного программирования
- •§1. Задача линейного программирования. Типичные задачи линейного программирования, их математические модели.
- •1.1 . Задача линейного программирования
- •1.2. Типичные злп и их математические модели
- •1.3. Упражнения.
- •§2. Общая злп. Канонический вид злп.
- •2.2. Канонический вид злп
- •§3. Теоретические основы решения злп. Геометрическая интерпретация злп. Идея аналитического решения
- •3.1. Теоретические основы решения злп
- •3.2. Геометрическая интерпретация злп
- •3.4. Идея аналитического решения злп
- •3.5. Теоретические основы решения злп (продолжение)
- •§4. Симплекс-метод решения злп
- •4.1. Алгоритм симплекс-метода
- •4.2. Симплекс-таблицы.
- •§5. Метод искусственного базиса
- •5.1. Суть метода искусственного базиса
- •Глава II. Двойственность и целочисленность в линейном программировании. Транспортная задача.
- •§1. Теория двойственности
- •1.1. Задача, приводящая к паре двойственных задач
- •1.2. Пара симметричных двойственных задач
- •1.3. Пара несимметричных двойственных задач
- •1.4. Теоремы двойственности
- •1.5. Упражнения.
- •§2. Элементы целочисленного программирования
- •2.1. Постановка и геометрическая интерпретация
- •2.2. Метод Гомори
- •2.3. Упражнения.
- •§3. Транспортная задача
- •3.1. Постановка и математическая модель транспортной задачи
- •3.2. Теоретические основы решения транспортной задачи
- •3.3. Алгоритм метода потенциалов.
- •3.3.1. Основные пункты алгоритма:
- •3.3.2. Построение первоначального опорного плана.
- •3.3.4. Переход к новому опорному плану (построение очередного опорного плана).
- •3.3.5. Метод наименьших затрат построения первоначального опорного плана.
- •3.4. Сведение задачи открытого типа к задаче закрытого типа
- •3.5. Упражнения.
- •Задание лп-4
- •Задание лп-5
- •Задание лп-6
- •1. Приводим задачу к каноническому виду.
- •Задание лп-4
- •Задание лп-5
- •Задание лп-6
Задание лп-4
Решить задачи Задания 1 как задачу целочисленного программирования.
Задание лп-5
Решить задачи Задания 2 как задачу целочисленного программирования.
Задание лп-6
Решить транспортную задачу методом потенциалов. Первоначальный план составить методами северо-западного угла и наименьших затрат.
Значения коэффициентов условия задачи
Вар-т 1 |
Потребители и их потребности |
Вар-т 2 |
Потребители и их потребности |
||||||||||||||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
10 |
10 |
25 |
25 |
30 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
50 |
50 |
100 |
100 |
50 |
||||||||||||
10 |
1 |
5 |
7 |
9 |
3 |
50 |
3 |
4 |
6 |
5 |
13 |
||||||||||||||
20 |
4 |
6 |
4 |
7 |
13 |
50 |
6 |
3 |
7 |
6 |
10 |
||||||||||||||
10 |
1 |
5 |
3 |
4 |
9 |
100 |
10 |
5 |
2 |
2 |
6 |
||||||||||||||
30 |
2 |
4 |
2 |
10 |
3 |
150 |
9 |
4 |
4 |
9 |
5 |
||||||||||||||
10 |
3 |
2 |
5 |
6 |
4 |
100 |
3 |
2 |
4 |
2 |
3 |
||||||||||||||
Вар-т 3 |
Потребители и их потребности |
Вар-т 4 |
Потребители и их потребности |
||||||||||||||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
200 |
200 |
300 |
200 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
200 |
400 |
200 |
100 |
||||||||||||
100 |
4 |
3 |
5 |
2 |
3 |
200 |
5 |
2 |
1 |
6 |
4 |
||||||||||||||
200 |
7 |
1 |
2 |
3 |
1 |
300 |
6 |
2 |
4 |
4 |
6 |
||||||||||||||
300 |
9 |
2 |
4 |
5 |
6 |
200 |
9 |
2 |
3 |
7 |
5 |
||||||||||||||
100 |
1 |
3 |
6 |
4 |
10 |
200 |
7 |
3 |
5 |
8 |
7 |
||||||||||||||
200 |
5 |
8 |
15 |
6 |
15 |
100 |
3 |
2 |
4 |
2 |
3 |
||||||||||||||
Вар-т 5 |
Потребители и их потребности |
Вар-т 6 |
Потребители и их потребности |
||||||||||||||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
400 |
100 |
200 |
100 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
150 |
150 |
100 |
300 |
||||||||||||
200 |
1 |
7 |
12 |
2 |
5 |
50 |
3 |
4 |
5 |
4 |
1 |
||||||||||||||
100 |
2 |
3 |
8 |
4 |
7 |
100 |
1 |
2 |
7 |
1 |
5 |
||||||||||||||
200 |
3 |
5 |
4 |
6 |
9 |
150 |
4 |
6 |
6 |
3 |
7 |
||||||||||||||
400 |
4 |
4 |
3 |
8 |
2 |
100 |
2 |
7 |
4 |
7 |
2 |
||||||||||||||
400 |
5 |
3 |
7 |
10 |
1 |
200 |
3 |
8 |
9 |
4 |
5 |
||||||||||||||
Вар-т 7 |
Потребители и их потребности |
Вар-т 8 |
Потребители и их потребности |
||||||||||||||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
5 |
10 |
15 |
15 |
15 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
400 |
600 |
500 |
400 |
500 |
||||||||||||
10 |
2 |
5 |
5 |
6 |
7 |
400 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
||||||||||||||
5 |
4 |
3 |
4 |
4 |
3 |
500 |
3 |
4 |
2 |
4 |
5 |
||||||||||||||
5 |
5 |
2 |
3 |
6 |
2 |
600 |
5 |
7 |
6 |
3 |
9 |
||||||||||||||
10 |
3 |
6 |
5 |
7 |
8 |
400 |
4 |
10 |
15 |
4 |
8 |
||||||||||||||
15 |
1 |
9 |
7 |
6 |
4 |
200 |
3 |
4 |
5 |
3 |
7 |
||||||||||||||
Вар-т 9 |
Потребители и их потребности |
Вар. 10 |
Потребители и их потребности |
||||||||||||||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
10 |
30 |
30 |
30 |
40 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
150 |
150 |
100 |
100 |
||||||||||||
10 |
3 |
1 |
3 |
4 |
3 |
50 |
3 |
4 |
5 |
4 |
6 |
||||||||||||||
30 |
5 |
1 |
2 |
2 |
6 |
100 |
1 |
5 |
7 |
1 |
5 |
||||||||||||||
60 |
2 |
3 |
4 |
1 |
1 |
150 |
4 |
6 |
6 |
3 |
4 |
||||||||||||||
10 |
6 |
2 |
5 |
3 |
2 |
100 |
2 |
7 |
4 |
7 |
2 |
||||||||||||||
60 |
3 |
7 |
4 |
4 |
1 |
100 |
1 |
9 |
6 |
3 |
2 |
||||||||||||||
Вар. 11 |
Потребители и их потребности |
Вар. 12 |
Потребители и их потребности |
||||||||||||||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
20 |
20 |
40 |
40 |
40 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
500 |
250 |
500 |
750 |
500 |
||||||||||||
20 |
4 |
5 |
2 |
4 |
3 |
250 |
3 |
1 |
8 |
1 |
4 |
||||||||||||||
40 |
3 |
1 |
3 |
5 |
2 |
500 |
2 |
5 |
2 |
3 |
5 |
||||||||||||||
80 |
2 |
7 |
6 |
8 |
6 |
750 |
9 |
4 |
6 |
5 |
7 |
||||||||||||||
40 |
3 |
3 |
1 |
4 |
9 |
250 |
7 |
3 |
10 |
3 |
2 |
||||||||||||||
20 |
1 |
6 |
9 |
2 |
7 |
500 |
6 |
6 |
4 |
7 |
8 |
||||||||||||||
Вар. 13 |
Потребители и их потребности |
Вар. 14 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
200 |
200 |
300 |
400 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
300 |
900 |
600 |
900 |
300 |
100 |
1 |
3 |
4 |
1 |
3 |
300 |
1 |
3 |
4 |
5 |
1 |
||
200 |
5 |
4 |
5 |
7 |
5 |
600 |
9 |
5 |
2 |
4 |
8 |
||
400 |
4 |
9 |
5 |
10 |
9 |
900 |
3 |
4 |
5 |
4 |
3 |
||
200 |
7 |
7 |
5 |
8 |
13 |
600 |
5 |
7 |
2 |
6 |
6 |
||
100 |
12 |
10 |
8 |
11 |
6 |
300 |
1 |
4 |
3 |
7 |
8 |
||
Вар. 15 |
Потребители и их потребности |
Вар. 16 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
200 |
300 |
300 |
100 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
300 |
200 |
300 |
100 |
300 |
4 |
6 |
3 |
4 |
1 |
100 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
||
200 |
7 |
3 |
5 |
2 |
2 |
200 |
2 |
4 |
2 |
6 |
7 |
||
100 |
5 |
3 |
2 |
4 |
4 |
300 |
6 |
5 |
4 |
5 |
4 |
||
100 |
2 |
3 |
4 |
6 |
5 |
400 |
4 |
6 |
7 |
6 |
9 |
||
200 |
1 |
4 |
4 |
3 |
3 |
400 |
5 |
7 |
6 |
9 |
8 |
||
Вар. 17 |
Потребители и их потребности |
Вар. 18 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
400 |
400 |
300 |
500 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
50 |
150 |
200 |
150 |
100 |
200 |
1 |
6 |
9 |
3 |
4 |
50 |
4 |
5 |
6 |
10 |
9 |
||
400 |
3 |
2 |
2 |
4 |
5 |
100 |
6 |
3 |
8 |
4 |
3 |
||
600 |
4 |
5 |
4 |
7 |
6 |
150 |
5 |
1 |
3 |
1 |
7 |
||
200 |
1 |
4 |
3 |
9 |
8 |
150 |
7 |
2 |
4 |
2 |
3 |
||
200 |
7 |
9 |
7 |
1 |
9 |
100 |
1 |
5 |
7 |
8 |
4 |
||
Вар. 19 |
Потребители и их потребности |
Вар. 20 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
150 |
200 |
200 |
400 |
200 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
300 |
200 |
200 |
100 |
150 |
1 |
4 |
7 |
2 |
4 |
200 |
1 |
5 |
1 |
1 |
5 |
||
300 |
3 |
6 |
3 |
9 |
6 |
300 |
4 |
2 |
6 |
7 |
9 |
||
250 |
4 |
8 |
12 |
2 |
5 |
100 |
3 |
4 |
5 |
6 |
5 |
||
150 |
1 |
5 |
9 |
13 |
7 |
300 |
4 |
2 |
3 |
3 |
6 |
||
200 |
2 |
3 |
4 |
6 |
5 |
300 |
6 |
2 |
3 |
5 |
4 |
||
Вар. 21 |
Потребители и их потребности |
Вар. 22 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
40 |
60 |
40 |
60 |
20 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
200 |
200 |
100 |
200 |
20 |
3 |
3 |
4 |
2 |
3 |
100 |
2 |
3 |
4 |
2 |
5 |
||
40 |
1 |
2 |
1 |
5 |
3 |
200 |
3 |
1 |
1 |
3 |
1 |
||
60 |
4 |
8 |
2 |
9 |
12 |
300 |
4 |
3 |
3 |
5 |
4 |
||
40 |
5 |
7 |
9 |
6 |
5 |
200 |
5 |
1 |
2 |
6 |
7 |
||
20 |
10 |
14 |
17 |
7 |
6 |
100 |
2 |
9 |
8 |
7 |
6 |
||
Вар. 23 |
Потребители и их потребности |
Вар. 24 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
300 |
200 |
300 |
100 |
400 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
200 |
400 |
100 |
100 |
300 |
3 |
4 |
3 |
1 |
5 |
200 |
2 |
2 |
3 |
1 |
2 |
||
200 |
2 |
3 |
5 |
6 |
8 |
100 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
100 |
1 |
2 |
3 |
3 |
4 |
200 |
4 |
3 |
6 |
5 |
8 |
||
200 |
4 |
5 |
7 |
9 |
9 |
100 |
1 |
2 |
3 |
7 |
5 |
||
300 |
5 |
6 |
8 |
4 |
7 |
200 |
4 |
3 |
5 |
7 |
6 |
||
Вар. 25 |
Потребители и их потребности |
Вар. 26 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
20 |
20 |
40 |
10 |
30 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
50 |
100 |
100 |
200 |
200 |
20 |
1 |
1 |
3 |
4 |
5 |
50 |
1 |
4 |
5 |
6 |
1 |
||
10 |
2 |
3 |
4 |
2 |
6 |
100 |
2 |
2 |
2 |
5 |
5 |
||
20 |
1 |
1 |
4 |
7 |
8 |
150 |
3 |
6 |
8 |
3 |
4 |
||
30 |
5 |
6 |
3 |
4 |
7 |
200 |
4 |
7 |
9 |
4 |
8 |
||
10 |
4 |
5 |
7 |
6 |
4 |
100 |
5 |
2 |
2 |
7 |
9 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вар. 27 |
Потребители и их потребности |
Вар. 28 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
200 |
300 |
400 |
200 |
300 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
100 |
200 |
200 |
300 |
200 |
1 |
3 |
4 |
2 |
5 |
300 |
1 |
2 |
3 |
4 |
8 |
||
200 |
1 |
2 |
4 |
1 |
7 |
200 |
4 |
5 |
6 |
2 |
6 |
||
300 |
3 |
4 |
5 |
9 |
9 |
100 |
1 |
1 |
3 |
4 |
5 |
||
300 |
6 |
3 |
7 |
6 |
8 |
200 |
3 |
3 |
2 |
2 |
7 |
||
100 |
5 |
6 |
7 |
3 |
4 |
300 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
||
Вар. 29 |
Потребители и их потребности |
Вар. 30 |
Потребители и их потребности |
||||||||||
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
300 |
150 |
300 |
150 |
250 |
Пос-тав-щики и их запа- сы |
|
100 |
300 |
300 |
300 |
600 |
150 |
2 |
1 |
3 |
1 |
5 |
300 |
4 |
2 |
2 |
5 |
3 |
||
250 |
8 |
3 |
7 |
4 |
6 |
600 |
3 |
3 |
4 |
5 |
5 |
||
250 |
6 |
4 |
9 |
3 |
4 |
100 |
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
||
150 |
5 |
2 |
4 |
2 |
3 |
300 |
2 |
6 |
1 |
1 |
8 |
||
150 |
4 |
6 |
2 |
3 |
4 |
600 |
3 |
4 |
5 |
5 |
9 |
||
Приложение 2. Образец решения индивидуальной работы
Задание ЛП-1. Решить задачу графическим методом (найти оба экстремума целевой функции).
2x1+4x2 max(min)
Решение. Геометрический метод решения задачи
c1x1+c2x2 max(min)
заключается в следующем:
Построить область (многоугольник) допустимых решений задачи.
Найти крайние положения прямых уровня c1x1+c2x2= относительно ОДР. Эти положения будут либо в угловой точке (вершине), либо на стороне ОДР (многоугольника), либо таких точек не существует.
По направлению вектора нормали =(c1, c2) определить характер экстремума в найденных в пункте 2 точках.
Итак, действуем по вышеописанной схеме:
1. Построим область допустимых решений задачи. Для этого построим полуплоскости, определяемые неравенствами системы ограничений. В свою очередь, для построения полуплоскости, определяемой неравенством a1x1+a2x2≤b, достаточно построить границу полуплоскости прямую a1x1+a2x2=b, и определить, которая из двух полуплоскостей относительно этой прямой является искомой. Для этого подставляем координаты какой-
нибудь точки, не лежащей на прямой a1x1+a2x2=b, в интересующее нас неравенство. Если получается верное числовое неравенство, то та сторона от прямой, в которой лежит точка, является искомой полуплоскостью.
Построим
полуплоскость 2x1+x2≤
.
Прямая
2x1+x2=
пересекает оси Ox1
и Ox2
в точках (0,
)
и (
,
0). Подставим координаты начала координат
в неравенство: 20+0≤
.
Так как получилось верное неравенство,
то начало координат лежит в искомой
полуплоскости. Это означает, что та
сторона относительно прямой, в которой
лежит начало координат О,
является полуплоскостью 2x1+x2≤
.
Цифрами в скобках нумеруем границы
полуплоскостей в порядке их следования
в системе ограничений (Рис.1).
Рис.1
Строим полуплоскость x1+3x2≤10.
Точки
(0,
),
(10, 0)
точки пересечения границы полуплоскости
x1+3x2≤10
с осями координат. Далее, 0+30≤10
верное числовое неравенство. Значит,
искомая полуплоскость
та, в которой лежит начало координат
(Рис. 2).
Рис.2
Наконец, учитывая, что x10 и x20, получаем, что четырёхугольник OABC ОДР задачи (Рис. 3):
Рис.3
2.
Найдём крайние положения прямых уровня
2x1+4x2=
относительно ОДР. Эти прямые перпендикулярны
вектору
=(2,
4)=2(1, 2), то есть перпендикулярны также и
вектору
=(1,
2). Из них мы изобразили три: (3), (4), (5)
(Рис.4):
Рис.4
Крайние положения достигаются в точках O и B. Причём прямая, проходящая через O, получается перемещением этих прямых против направления , а прямая, проходящая через B, получается перемещением этих прямых в направлении . Поэтому в точке O достигается минимум целевой функции f(x1, x2)=2x1+4x2, а в B максимум. Координаты B находим как координаты точки пересечения прямых (1) и (2), составив и решив систему из их уравнений:
fmin=f(0,
0)=0, fmax=2
+4
=
.
Ответ: При x1=x2=0 достигается минимум целевой функции, равной 0; при x1= , x1= достигается максимум, равный .
Задание ЛП-2
1) Решить задачу линейного программирования (найти оба экстремума):
а) симплекс-методом;
б) методом искусственного базиса.
2) Составить для обеих экстремумов двойственную и найти её решение по решению исходной:
3x1+x2+2x3max(min)
Решение. 1а) Алгоритм симплекс-метода следующий:
1. Привести задачу к каноническому виду.
2. С помощью метода Жордана-Гаусса найти очередное опорное решение.
3. Проверить на оптимальность очередное опорное решение. Если оно оптимальное, то задача решена. В противном случае перейти к пункту 2.
Применяем к задаче данный алгоритм.
