- •Экономический факультет Кафедра экономической информатики в.С. Громницкий
- •Введение
- •Задачи принятия решений
- •Математическое моделирование
- •Часть I. Линейное программирование Глава 1. Линейные математические модели в экономических исследованиях
- •1.1. Экономические задачи
- •Задача объемного планирования
- •Задача о диете
- •1.2. Общий вид математической модели задачи линейного программирования
- •1.3. Различные формы задач линейного программирования
- •Приведение задачи линейного программирования от одной эквивалентной формы к другой.
- •Примеры решения задач
- •1.4. Графическое решение задач
- •Свойства области допустимых решений
- •Глава 2. Математические свойства задачи линейного программирования
- •2.1. Свойства области допустимых решений
- •2.2. Базисные и опорные решения
- •Глава 3. Симплекс-метод решения задачи линейного программирования
- •3.1. Идея симплекс-метода
- •3.2. Векторное представление симплексных преобразований
- •3.3. Симплекс-метод в уравнениях
- •3.4. Симплекс-метод в таблицах
- •Правила построения симплекс-таблиц
- •Этапы симплекс-метода
- •3.5. Варианты разрешимости задачи линейного программирования
- •3.6. Предупреждение зацикливания симплекс-метода
- •Глава 4. Метод искусственного базиса
- •4.1. Построение начального опорного плана
- •Пример построения начального опорного плана
- •4.2. Решение задачи линейного программирования методом искусственного базиса
- •Пример решения задачи методом искусственного базиса
- •Глава 5. Теория двойственности в задачах линейного программирования
- •5.1. Построение двойственной задачи и ее экономическая интерпретация
- •Математическая формулировка двойственной задачи к произвольной задаче линейного программирования
- •Правила построения двойственной задачи
- •5.2. Математические свойства пары взаимно двойственных задач
- •В арианты разрешимости задач двойственной пары
- •Вторая теорема двойственности
- •5.3. Анализ чувствительности оптимального решения к изменению свободных членов ограничений
- •5.4. Определение оптимального решения двойственной задачи из оптимальной симплекс-таблицы прямой
- •5.5. Двойственный симплексный метод
- •Глава 6. Послеоптимизационный анализ задачи линейного программирования
- •6.1. Добавление нового ограничения
- •6.2. Добавление новой переменной
- •6.3. Изменение коэффициентов критерия
- •Изменение коэффициента критерия при свободной переменной
- •Изменение коэффициента критерия при базисной переменной
- •6.4. Изменение технологических коэффициентов
- •Изменение технологических коэффициентов при базисной переменной
- •Изменение технологических коэффициентов при свободной переменной
- •Часть II. Методы нелинейной оптимизации
- •Глава 7. Классическая теория оптимизации
- •7 (3) .1. Необходимые условия оптимальности
- •7.2. Достаточные условия оптимальности
- •Глава 8. Нелинейное программирование
- •8.1. Задачи на условный экстремум. Метод множителей Лагранжа.
- •8.2. Задачи выпуклого программирования
- •Задания к лабораторным работам
- •Литература
Изменение коэффициента критерия при базисной переменной
Пусть меняется коэффициент критерия при базисной переменной :
Так как переменная – базисная переменная, то меняется вектор коэффициентов при базисных переменных , в симплекс-таблице меняется крайний левый столбец. Это повлечет изменение большинства оценок свободных переменных. Новые оценки вычисляются следующим образом:
Из этой системы неравенств находим интервал – интервал неизменности (устойчивости) оптимального решения.
Пример:
Пусть в плане работы ЦБК по двум технологиям меняется расход древесины во время работы по второй технологии. В каких пределах можно изменять расход, чтобы прежнее решение оставалось оптимальным?
Внесем изменения в оптимальную симплекс-таблицу
|
|
100 |
120+ |
|
|
|
|
|
Св |
Бп |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x5 |
x6 |
b |
120 |
x2 |
0 |
1 |
|
-1/50 |
1/60 |
0 |
100 |
100 |
x1 |
1 |
0 |
|
1/100 |
-1/40 |
0 |
150 |
0 |
x6 |
0 |
0 |
|
2/5 |
-1/6 |
1 |
1000 |
|
F |
0 |
0 |
|
-7/5 |
-1/2 |
0 |
27000 |
Получили, что прежнее решение остается оптимальным, если расход древесины по второй технологии меняется в пределах от 50 до 150 кубометров в смену.
6.4. Изменение технологических коэффициентов
Рассмотрим влияние на оптимальное решение изменения матрицы технологических коэффициентов
Пусть меняется один технологический коэффициент
Так же, как в предыдущем разделе следует рассмотреть два случая
Изменение технологических коэффициентов при базисной переменной
Изменение коэффициента при базисной переменной меняет базисную матрицу оптимального плана. Меняется и матрица, обратная к базисной, которая используется в расчете основных характеристик оптимального решения как прямой, так и двойственной задач.
Вычислительные затраты на пересчет матрицы, обратной к базисной, сопоставимы с затратами на повторное решение задачи симплекс-методом, поэтому не существует более эффективного способа получения оптимального решения измененной задачи.
Изменение технологических коэффициентов при свободной переменной
Пусть меняются технологический коэффициент при свободной переменной .
Такое изменение технологического коэффициента не меняет базисную матрицу.
В оптимальной симплекс-таблице изменится только один столбец при переменной . Его следует вычислить по формуле
Посмотрим, как изменится оценка свободной переменной :
Полученное неравенство является условием сохранения прежнего оптимального решения для задачи максимизации.
Пример:
Пусть в плане работы ЦБК по трем технологиям c затратами древесины 100, 120, 110 м3 меняются объемы производства целлюлозы за смену работы по третьей технологии.
В первой симплекс-таблице .
Оптимальная симплекс-таблица до изменения :
|
|
100 |
120 |
110 |
|
|
|
|
Св |
Бп |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x5 |
x6 |
b |
120 |
X2 |
0 |
1 |
8/15 |
-1/50 |
1/60 |
0 |
100 |
100 |
X1 |
1 |
0 |
2/5 |
1/100 |
-1/40 |
0 |
150 |
0 |
X6 |
0 |
0 |
8/3 |
2/5 |
-1/6 |
1 |
1000 |
|
F |
0 |
0 |
-6 |
-7/5 |
-1/2 |
0 |
27000 |
|
|
|
|
|
y1 |
y2 |
y3 |
|
В этой таблице следует пересчитать оценку :
Таким образом, если производство целлюлозы за смену по третьей технологии будет уменьшаться до нуля или увеличиваться до 64.286 м3, оптимальный план останется прежним , третья технология не будет использоваться.
Если производительность третьей технологии превысит 64.286 м3, она будет использоваться, оптимальное решение изменится. Новое оптимальное решение можно будет найти, изменив в оптимальной симплекс-таблице столбец 3 и продолжив решение симплекс-методом.