Скачиваний:
416
Добавлен:
06.07.2020
Размер:
163 Кб
Скачать
☆

ФЕДЕРАЛЬНОЕ 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