
Отчеты по практическим работам / Практическая работа №1
.pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА"
Факультет инфокоммуникационных сетей и систем Кафедра сетей связи и передачи данных
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
«Постановка функциональной задачи линейного программирования» по дисциплине
«Оптимизация и математические методы принятия решений» Вариант 10
Выполнил:
студент 2-го курса дневного отделения группы ИКПИ-81 Коваленко Л. А.
Преподаватель:
Владимиров С. А.
Санкт-Петербург
2020
Цель работы
Научиться представлять функциональную задачу линейного программирования в различных формах. Научиться формулировать целевую функцию задачи, составлять матрицы коэффициентов, свободных членов и переменных системы ограничений задачи.Научитьсяпредставлятьисходныеданныезадачиввекторнойформе.Научиться оперировать направлениями экстремума в целевой функции задачи.
|
|
|
|
|
|
Постановка задачи |
|
||||
Целевая функция: |
|
|
|
|
|
|
= 1 1 + 2 2 + + |
||||
max( ) |
= max( ) ( ) |
= |
|||||||||
Ограничения: |
|
11 |
1 |
+ 12 |
2 |
=1 |
|
≤ 1 |
|
||
|
|
|
+ + 1 |
|
|||||||
|
|
|
21 |
1 |
+ 22 |
2 |
+ + 2 |
≤ 2 |
|
||
|
|
|
1 1 + 2. 2 |
… |
|
|
|
||||
При условии |
|
|
+ + ≤ |
|
|||||||
|
≥ 0, где |
= 1 … |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
max( ) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Матричная форма |
|
||||
11 |
12 |
… |
1 |
|
≤ |
|
1 |
|
|||
|
≥ 01 |
|
|
||||||||
21 |
22 |
… |
2 |
|
|
2 |
, |
2 |
, 2, … ) |
||
= … |
|
… |
… |
… |
, = … |
= … , = ( 1 |
|||||
1 |
2 |
… |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и −произведенияматриц |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
max( ) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Векторная форма |
|
||||
|
|
|
1 1 + 2 2 |
+ + ≤ |
|
||||||
|
= |
1 |
|
|
|
≥ 0 |
|
|
|
||
|
2 |
−вектор столбец коэффициентов |
|
||||||||
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… −вектор столбец свободныхчленов |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ( 1, 2, … , ) и = ( 1, 2, … , ) |
|
2
1. |
Исходные данные. |
|
|
|
|
|
|
Ход работы |
|
|
+ 14 6 + 5 7) |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
+ 7 3 + 13 4 |
+ 1 5 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Целевая функция: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Система ограничений: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
max(11 1 |
+ 18 2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
7 1 |
+ 26 2 |
− |
8 3 |
+ 16 4 |
− 4 5 |
+ 26 6 |
− 8 7 |
= 60 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
−5 1 |
+ 14 2 |
|
+ 18 3 |
− 9 4 |
+ 30 5 + 25 6 |
+ 1 7 |
= 79 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
22 1 − 4 2 + 18 3 + 8 4 + 6 5 |
+ 15 6 |
+ 14 7 |
≥ |
72 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
3 1 |
+ 8 2 − 10 3 |
+ 1 4 + 1 5 |
+ 19 6 |
|
+ 29 7 |
≥ 45 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
2. |
|
|
|
|
|
системы ограничений в вид: |
|
|
|
≤ |
|
: |
|
|
|
|
|||||||||||||||
Преобразование5 1 + 15 2 + 1 3 − |
10 4 + 9 5 |
+ 11 6 |
+ 27 7 |
62 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
7 1 |
+ 26 2 |
− 8 3 |
+ 16 4 |
− 4 5 |
+ 26 6 |
|
≤ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
− 8 7 |
= 60 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
−5 1 |
+ 14 2 |
|
+ 18 3 |
− 9 4 |
+ 30 5 + 25 6 |
+ 1 7 |
= 79 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
−22 1 + 4 2 − 18 3 − 8 4 − 6 5 |
− 15 6 |
− 14 7 |
≤ −72 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
−3 1 |
−8 2 + 10 3 |
− 1 4 − 1 5 |
−19 6 |
|
− 29 7 |
≤ −45 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
3. |
Запись |
исходных данных в матричной форме. |
|
|
≤ |
62 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
5 1 |
+ 15 2 + 1 3 − |
10 4 + 9 5 |
+ 11 6 |
+ 27 7 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
Целевая функция: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
(11, 18, 7, 13, 1, 14, 5) |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ограничения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 −8 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
26 −8 16 −4 |
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
−5 |
|
14 |
18 |
|
|
−9 |
30 |
25 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
79 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
≤ |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
−22 |
|
|
4 |
−18 |
−8 |
−6 |
−15 |
|
−14 |
|
|
|
|
5 |
|
|
−72 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
−3 |
|
−8 |
10 |
|
|
−1 |
−1 |
−19 |
|
−29 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
−45 |
|
|
|
|||||
4. |
|
5 |
|
15 |
1 |
|
|
−10 |
9 |
11 |
|
27 |
7 |
|
|
62 |
|
|
|
||||||||||||
Запись исходных данных в векторной форме. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Целевая функция: |
|
|
|
|
|
|
≥ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
(11, 18, 7, 13, 1, 14, 5) |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ограничения: |
|
|
−8 |
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
−4 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
−8 |
|
60 |
||||||
|
7 |
|
26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
−5 |
|
14 |
+ 3 |
18 |
|
|
|
|
|
−9 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
79 |
||
|
1 −22 + 2 |
4 |
−18 + 4 −8 |
+ 5 −6 + 6 −15 + 7 −14 |
≤ −72 |
||||||||||||||||||||||||||
|
−3 |
|
−8 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
−19 |
|
|
−29 |
−45 |
||||||
|
5 |
|
15 |
|
|
|
1 |
|
|
−10 |
|
9 |
|
|
|
11 |
|
|
|
27 |
62 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≥ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
5. |
|
max(11 1 |
|
+ 18 2 + 7 3 + 13 4 |
+ 1 5 + 14 6 + 5 7) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Переход к эквивалентной задаче минимума. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−5 7) |
|||||||||||||||||||||
6. |
Преобразование min(−11 1 −18 2 |
− |
7 3 −13 4 −1 5 −14 6 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
системы ограничений с неравенствами |
(стандартная форма |
|||||||||||||||||||||||||||
|
задачи) в систему уравнений (каноническая форма задачи). |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
7 1 |
+ 26 2 |
− 8 3 + 16 4 |
− |
4 5 |
+ 26 6 |
− 8 7 = 60 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Система уравнений: |
|
|
|
|
+ 18 3 − 9 4 |
+ 30 |
+ 25 6 |
+ 1 7 = 79 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
−5 1 |
+ 14 2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
−22 1 |
+ 4 2 |
− 18 3 − 8 4 |
− 6 5 − 15 6 − 14 7 |
|
+ 8 = −72 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
7. |
Запись |
|
−3 1 |
− 8 2 |
+ 10 3 |
− 1 4 |
−1 5 |
− 19 6 |
− 29 7 |
|
+ 9 |
= −45 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
5 1 + 15 2 |
+ 1 3 − 10 4 |
+ 9 5 |
+ 11 6 |
+ 27 7 |
|
+ 10 = 62 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
преобразованной задачи в матричной форме. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
Целевая функция: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
(−11, −18, −7, −13, −1, −14, −5) |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Ограничения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
7 |
|
26 −8 16 −4 |
26 −8 |
|
0 0 0 |
32 |
|
60 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
−5 |
14 |
|
18 |
|
|
|
−9 |
|
30 |
25 |
1 |
|
0 |
0 |
|
0 |
|
5 |
|
|
79 |
|
|
|
|
|||||||
|
−22 |
4 |
−18 |
|
|
−8 |
|
−6 |
−15 |
−14 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
= |
−72 |
, |
|
≥ 0 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
6 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
−3 |
−8 |
|
10 |
|
|
|
−1 |
|
−1 |
−19 |
−29 |
0 |
1 |
|
0 |
|
7 |
|
|
−45 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
5 |
|
15 |
|
1 |
|
|
−10 |
9 |
11 |
27 |
|
0 |
0 |
|
1 |
|
8 |
|
|
62 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8. |
Запись преобразованной задачи в векторной |
форме. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Целевая функция: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
(−11, −18, −7, −13, −1, −14, −5) |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Ограничения: |
26 |
|
|
|
|
|
|
−8 |
|
16 |
|
−4 |
|
|
|
7 |
−8 |
|
0 |
||||||||||||||
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
|
||||||||||||||||
|
1 |
−5 |
|
|
14 |
+ 3 |
|
18 |
|
−9 |
|
|
30 |
|
|
|
|
|
25 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|||||||||
|
−22 + 2 |
4 |
−18 + 4 −8 |
+ 5 −6 + 6 |
−15 + 7 −14 |
+ 8 1 |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
−3 |
|
|
−8 |
|
|
|
|
|
10 |
|
−1 |
|
−1 |
|
|
|
−19 |
|
−29 |
0 |
||||||||||||
|
|
|
5 |
15 |
|
0 |
|
|
1 |
|
−10 |
|
|
9 |
|
|
|
11 |
|
27 |
|
|
0 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
+ 9 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
79 |
|
≥ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
0 + 10 0 |
= −72 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0 |
−45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
1 |
62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
Ответы на вопросы:
1.Общий принцип оптимизации функциональной задачи заключается в отыскании экстремума целевой функции при заданных ограничениях в виде равенств и (или) неравенств.
2.Целевая функция — число или система чисел, являющихся мерой для сравнения количественных или качественных характеристик системы или модели; представляет собой функцию многих переменных, несущую определенный физический смысл в зависимости от поставленной задачи.
3.Трансформация неравенств и преобразование задачи в различные формыпроизводитсядлятого,чтобыпо-разномувзглянутьназадачуи(или) найти решение для её.
5