Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Говар В.М. Математическое программирование учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.19 Mб
Скачать

- 130 - многопарамегричёсксго линейного программирования.

Если не коэффициенты задачи линейного программирования зависят только от одного параметра -t , то и задача носит наз­ вание однопараметрнческого линейного программирования, или бо­ лее кратко параметрического линейного программирования.

Для удобства ознакомления с данной томоі-і на первоначальном этапе изучения остановимся на рассмотрен::!! отдельных однопараметрических задач, ь задаче линейного программирования могут изме­ няться :

I . элементы матрицы системы ограничений;

2- свободные члены системы ограничений;

3. коэффициенты функции цели.

Первая из этих задач изучена мало. Остановимся более под­ робно на рассмотрении двух последних задач.

Рассмотрим случай, когда от параметра зависят только сво­ бодные члены системы ограничений.

Дана система ограничений

(Э.Ь)

 

*~l Xj,

^

 

0,

 

где J,

= 1,2,

n

 

 

 

Для

каждого

значения

наралстга

t

, изменяющегося

на отрез­

ке

 

[,//,/3]

найти

решение

задачи,

оптимизирующее значение

функции

цели

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

(S.6)

L

OQ s

 

Z I

° L

х-

—і»max (или min)

 

 

 

b данном случае определить просто оптимальный план нельзя,

так

как

он монет

оказаться

не единственный при разных значениях

Ь в

L <Lj АЛ

 

» П О Э І о и У

необходимо разбить

Г ^ ; / 5 ]

на конечное

число

интервалов,

содериащих

такие

значения

ѣ » при которых функ­

ция

цели достигает

экстремума при одном

и том же наборе

базисных

переменных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 131 -

Первоначально придаем параметру t каксе-либо фиксирован­ ное значение, например,t = • При атом свободные члены системы

ограничений становятся постояннымиРешаем задачу в симплексных

таблицах дс получения оптимального решения при t s ^ . Предпо­ ложим, что после "К" итераций задача решена и в оптика льнем пла­

не имеются следующие неотрицательные значения свободных членов,

записанные в виде

системы неравенств (9.7)

! ( К )

+

^

(к)

t ^ о,

в2 (к)

+

в 2

(к)

t

Of

(9.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" (к)

'

-

( Ч

 

С

 

 

 

 

 

(к)

+

в

 

 

О.

 

 

 

 

 

Эта система неравенств должна быть совместной, разрешаем ее относительно параметра t •

Разобьем исследование системы неравенств (9.7) на ряд случае^

I . Если все в;

Мы имеем

 

 

 

L

t

должен

Ѵп неравенств одинакового смысла и параметр

быть не

меньше правой части

кавдого из них, то есть если

положить

 

 

 

 

(к)

 

 

 

то

система

неравенств (9.Y) будет решена, при этом для

і

здесь

нет

верхней

границы, поэтому

-fc

можно увеличивать до

+ о о .

Тогда при

( К >

 

 

 

 

(9.9)

 

ЫаАгЬфЫ

+

о ~

 

 

вся система неравенств (9.7) также будет выполняться.

 

 

 

 

 

 

 

-

І 3 2 -

 

 

 

 

и

• (к)

 

 

 

 

 

 

 

2-

Если

все

 

 

 

ü,

то

t

<= -

"• W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь

 

 

 

 

 

 

 

 

В L

 

 

 

 

 

Параметр t

должен быть

не больше

правой

части

каждого

из них

то

есть

если

положить

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.10)

 

 

t <Ь

™ \ п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то система неравенств (9.7) б.ѵдет решена,

при этом для

t

здес]

нет

нижнеь

границы,

поэтом:/-

t

можно уменьшать до

-

о о . Toi

да

при ( 9 . I I )

_ ^

.

i

U

 

Сп!J?

 

 

 

нг

00

 

 

 

 

^ ü

(-' -~ЧггТ )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C L l ,

 

 

bi . L * ;

 

 

 

вся

система неравенств

(9.7)

также будет

выполниться.

 

 

 

 

3.

Дел;-! сред;; чисел

 

в - 00

имеются

кч:К иол они толы: ас, так

и отрицательные, то в

это;»

случае все неравенства системы (9.7)

можно разбить

на две части

<

 

І ^ к )>

Q

,.,

S^OO ^

0.

Тогда

решенке части неравенств-с

в^ 00

>

и будет сведено

к случаю

(9.С),

а для

в^ОО<

о

_ к

случаю (9.10). При значениях

t од

ноьременно

удовлетворяющих

неравенствам

(9.£)

у, (9.10)

исходная

система

(9.7)

также будет

решена,

то есть

будем иметь

 

 

 

 

 

 

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

„.(к)

 

 

 

 

 

 

Если

обозначить

через

L

 

іл £

 

(JJ 4= JL"

)

грани1

je

зна­

чения

t

 

, то тогда

можно

записать

при

 

fcÊU*,-^"J

 

 

 

 

-

'"

і'

- так

(

 

i-J** >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.13)

< " '

*L°">0

L

 

h

w

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'V. Если в каксіі-so

с;-роке

"F" коэффициент

в M

= 0,

то

ота строка при исследовании на данном этане во внимание

не при­

нимаемся, іи-тому что,как

бы не изменялся

параметр

і;

,

значение

свободного

члена в.данной

строке будет оставаться

постоянным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

133

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким

обь аз см,

пс формулам

(5.13)

из ромеш-ы сксгеиы

нера­

венств

'(9.7)

находим

 

границы

и ,С

 

и ооідеи

случае

интервала

изменения

параметра

t

,

в кстороі.і

оптимальное

решение определя­

ется при одном

и том же наборе

базисных

переданных.

'

 

 

Сравниваем

полученный интервал

с

заданным

отрезком

],

Если задачу решали для t

-

,

to незавксші. ст значения

 

лево»; границе* первого интервала будет ..L- , потому

что J»

не мо­

нет оказаться боль;е ,j, , а меньше

может. Псаіоау

принимаем J» *Ju.

Если JJ' ^ / 3

 

 

,

то весь отрезок у h

 

/і)

 

попадает влугрь ин­

тервала

( JJ , .\S

)

и задача

ре-лена

для любого h £ [<Ц/5]

 

 

Если . L ' •сJ3»

 

 

,

то на отрезке

 

 

 

,^"]

функция цели

достигает

экстремума

при ОДІІС«

И то" же наборе базисных перемен­

ных, а оставшийся отрезок требует дальнейшего иоследо ания.

 

Рассмотрим

строку

,

пс которой

бшо определено

значение JL' ,

пусть таковой будет являться строка

^>

,

тс

есть X - - —^

при

gs

г

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°s

 

•'з'формул

(9.13)

видно,

что ест.- наименьшее

из отношений, со^

ответствуювде

отрицательным

коэффициентам

»•

 

 

 

 

При

t

<,.(."

всо неравенства

системы

(9.13)

удовлетворяются,

причем

все они строго

 

положительны,

в том числе и коэффициент

S

-тоі/і строки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

(К) +

~$

(К)

. t

 

>

О

 

 

 

 

 

 

Увеличим

t

 

до значения t

=

J -

,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵ " >

 

 

 

 

 

- »

 

'

 

Итак Хг = 0,

а другие

 

свгбсдные

члены с в|_ ^; ^< ù

 

останутся

строго положительными, в строках же с положительными

Ht

^

увеличение

t

 

не

іаожет

превратить

базисные

переменные

=

= в ^ к ) f

в- ( к )

t

в. неположительные

числа.

 

 

 

 

 

- 134

-

Продолжаем увеличивать

+. . При значении t чуть большем

сразу становится

отрицательным, в то вреыя как все

остальные базисные переменные в начальный период такого увеличі ЕИЯ по-прежнему останутся неотрицательными. Базисное решение

становится

недопустимым, то есть і.:ы имеем дело с псевдопланом.

Если в

£ -той строке все кса: ;іщг.екты неотрицательны, то

генеральный

элеминт

выорать нельзя,

а это значит, что при t

на всем оставшемся

полуинтервале (

, /3 ) задача решения не

имеет, ь зтоь; случае процесс исследования на этом заканчиваете!; Если среди кежг-'ицчентов J> -той строки; есть отрицательные

коэффициенты, то решение задачи продолжается. [К методу псследо вательного уточнения оценок находится ключевой столбец и гене­

ральный элемент. !'.з базиса

выводится переменная X«j* и вводится

некоторая переменная л 2

Новый

базис

определяет

оптимальное ре

шение при значениях

t6

[

J J ,

і?']

 

 

Далее

процесс исследования

продолжается, отрезок

разбивается

на части

(.U',.CJ , (.J.",.C], -

• , ( V " ;

' г ц е

в каждом из кг-тсрых определен либо отрезок, в котором функция

цели достигает

экстремума

при однем и том же наборе базисных

переменных,

либо

интервал, в котором задача решения не имеет.

 

Величины

J . ^

называются

критическими

значениями параме

t ,

а соответствующие

им оптимальные росенпя

- критическими ре-

шенияш.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дана

система

 

ограничений

 

 

 

 

Т А /

2

Х І +

2,2х 2

+

2,ьх3

+

<.

ІГО +. t

,

 

JZ,b

Xj +

3x2

t

4x3

+ bxk

ІЬО +

t

,

 

Ni

4 Xj + 3,4x2

+ 4,2x3

+ 4x4

-c. IVO +

t

 

 

 

 

- 135 -

 

5.15)

XK i

0,

где К = 1,2,3,4.

 

Для каждого

значения параметра

t 6 £ - 8 0 ; 8о] , найти

еавние задачи,

максимизирующее функцию цели

9.ІЪ)

L (X)

= I8Xj + I8x2 +IVx3 +

2Qs4 i

Решение.

Для получения первого базисного решения и заполнения первой имплексной таблицы ст системы неравенств (5.14) переходив к •истоме уравнений, введя дополнительные переменные Ху Xf a , Ху. результат записан в первой таблице симплексной таблицы (9.1).

 

При практическом решении задач парамзтрияеского програыми-

ювания

удобное

всего начинать

решение, придавая параметру t

кулевое

значение, разумеется, если

 

 

!'спсльзуя алгоритм метода последовательного улучшения плана,

іобиваеыся выполнения признака

сптиыальнсс-и, при этом с парамет-

зоі.: і:

осуществляем те же самые

преобразования,

что и над отдель­

ными элементами

соответствующей

строки.

 

 

й индексной строке четвертой таблицы симплексной таблицы

(?.І)

вес оценочные коэффициенты негтгицательны,

следовательно,

максимум функции

цели найден.

 

 

i

После этого

переходіга к исследованию значении параметра,при

которых найденный каоор базисных переменных является допустимым.

Для определения

граничных

значений параметра t воспользуемся

формулами вида

(S.I3)

 

^ =

ІТШХ ( -

) = - з с ,

Ц " = І і П

-

; - J j j ç )

=

Win (3b;25) = 25

Следовательно,

при - З О е - t 4

25

максимальное

значение функ­

ции цели равно 860 + 6,St

. При этом

набор базисных

переменных

 

 

- 136

-

 

 

 

х-> = 30 t t

, x,f

= V - 0,2t

, Xj = 10-0,4 t остается допустимый,

Продолжаем

увеличивать

параметр

t . При t

чуть

большем

Lb, базисная

переменная Xj становится

отрицательной,

при этом

остальные базисные переменные Х2 и Х/+

по-прежнему

положительны.

В атом случае мы имеем дело

с псевдопланом. Применяя метод по­

следовательного

уточнения оценок, на пересечении

строки X, и

столбца Х6 находим генеральный элемент и на следующей итерации получаем оптимальное решение, содержащее другой набор базисных

переменных, а именно Х2

= 30 + Т.,

= 17 - 0,6t

и

Х6= -25+ t ,

Находим при каких значениях

параметра t данный

набор базисных

переменных является допустимым, используя для этого

формулы

вида (9.13).

 

 

 

 

 

'\ '

30

.os _

 

 

 

^ = та* ( -

j -

; - -f-

) = 25,

 

 

£- г - с - ä?«» - 2 8 і-

Следовательно,

при

25 <t — 28 j максимальное значение

функции цели равно

880 + б і .

 

 

 

 

На третьем этапе исследования полагаем

t

чуть большим

28 j . При этом базисная

переменная Х^ становится отрицательной,

а Х2 и Хь сохраняют

свои

положительные

знаки,

пнов?

ПО методу

ПУО на пересечении

строки Х^ к столбца

Х^

находим

генеральный

элемент, равный -1,7, и на следующей итерации

(в шестой таблице]

получаем оптимальное решение, содержащее набор базисных перемен­ ных Х2 , Xçj и Х& . Находим при каких значениях параметра L этот набор является допустимым:

= № % (-170; 28 \ ; 0) = 2&-£- .

Г

 

 

 

 

 

 

5.

П.

ІІ

*

*<•

^

 

ocy

i<?0 +

t

 

• —

 

ib'O

i-

t

 

 

*>

170

+

t

 

L(X)

 

С

 

 

 

x>

 

т е..et

-~x4

Эй

г

с, a

t

— X,

Ь'О

t-

t'A

à

L /XT)

бесл-

 

4 t

 

 

Y

 

ѵ,УІ

 

 

/7,5'г

 

<<

/i"t

 

 

2.S

г

o.l

 

t

i

m

%ci>

t-

i

, i

t

 

Xy

3 0

r

à

 

 

t

-

 

 

 

 

*2

U

 

-o.4t

 

LOC)

 

 

 

 

 

 

Ѳ

t-

t

 

-9-JCV

 

 

- d i

t

 

— x 6

-zï <-1

 

 

 

 

%ÏCr£t

1

* 4

 

iL (-

 

n

-

; L m

 

-

é

j-*> x>

-ic

j

£'v

-0,1-t

 

 

 

 

4L

-i-

t>,6t

i

ѳ

-K - t

 

 

i-, -ica ->.,b'ù

!L loco -ttct

- 137 -

fr?аь".< с, *j

S J

 

>:< ** л ; ч

 

* /

С К. С. 0

•À

i.t

 

z

2

">l

let),

ir

t

Ус

l>

i

 

Ф .

0

L i

L'

 

 

 

iV

>1

i,*

 

H

0

1

1U,

I >• t

 

 

-{'h

 

 

0

 

-/5

 

~

-1%

-10\

0

С

 

l

L

X

с

L

-W

С

7i,ùi-C,£ir

 

O"'

te

c.t

 

i

(,'

OA

0

И.І1-

с. i t

 

t

i

0

f

I

УУА-i-o.-it

І.У

- i t

-e

~1

с

0

0

Sib

i-

 

-

0

 

С. Ь

с

I

0

-c'ji" 4У

+ ѵ,Уе-

ІС

0

 

 

1

с

w V -C.JiJ&y>-C,i$t іГ

i

 

<.',У

0

0

-t'y

Ь'.У

27,11- c \ x t

1С'

c

- i

ï

с

0

о, г

 

Ы',ъ

-

%it

 

1

1

с

л

0

 

 

 

 

 

с

L

 

i

 

l'y V

 

 

 

 

 

£\

il

С'

с

-i

 

X

hH.b -Ce t

('

<•

У

(

*t

о, h

 

 

 

 

 

•2

 

 

 

 

 

0

i

 

i

 

С

-jr

 

 

 

 

L

6'

сA 1

@

0

 

 

 

 

 

-Іь

0

о

 

i"

 

 

 

 

 

.i

о

b

(•'

 

0

 

 

 

 

 

/-

 

 

 

Л О

 

 

 

 

 

 

1

ni

J

5 - J1

ç

,"

i

Xi

If

1?

0

Ѣ-

 

 

1?

if

к,-

1?

 

 

0

"77

iL.

L

0

Il

 

 

~ n

 

 

"if

0

I

 

M r

4^

_ i>

 

y

If

ІС

'Y

 

ff

 

' ІУ

lY

ff-

0 i . ti'

A i

 

 

 

 

о -1

-l

о

 

 

-a

- t

 

 

 

i

"4s"

 

с Ш -ù,;i-

l

i

 

û

£

 

о

 

 

 

9

ф '

c>

 

:l 1

0

 

t i .

0

 

- i

 

 

 

-ІЗ

 

 

 

 

 

 

 

L

CS"

 

<-\ •ли

 

i

-as

-2У

 

,

 

с

 

 

 

 

t j.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 *

3

с

it'1

 

 

 

L i L

 

 

 

 

 

 

 

 

-

138

-

 

 

 

Среди Bi

отрицательных

значений нет, следовательно,

параметр!

сверху

неограничен. Поэтому при 28^ 4. t <

+ набор

базисных

переменных Х2 , Х5 и Х&

остается допустимым, при этом

значение

функции цели равно 900 + 5

t .

 

 

 

По условию задачи

нам необходимо исследовать решение при

-80 'S

t

é

80. На отрезке

( -30* 80)

это исследование уже

выполнено. Осталось провести исследование для отрезка

[-80;-30]

Для этого

необходимо вернуться к рассмотрению четвертой таблицы

симплексной таблицы (9.1).

В ней записан

план, допустимый при

-30 ^ Ѣ ^ - 25-

Придадим

теперь параметру

t

значение

чуть мень­

шее минус 30. Тогда базисная переменная Х2 становится отрица­

тельной, a Х^ и

 

по-прекнему

 

положительны. По алгоритму ме­

тода

ПУО на пересечении строки

 

и столбца Хг, находим генераль­

ный элемент.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

От четвертой

таблицы

переходим к допустимому

плану, записанно­

му в седьмой таблице. При этом набор базисных переменных

Ху = -30 - t

,

\

=

10 - 0,1

t

,

Xj =

4-0 + 0,6-fc

. По форму­

лам

(9.13) находим значения

параметра

t

,

при котором этот на­

бор

остается

допустимым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|Jj

=frin

 

; Z^j)

С-золо) = - зо

 

I

к

< о

К

о

 

J

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

при -

66-|- ^ ^ ^

-30

 

допустимый

набор базис­

ных переменных

содержится в седьмой таблице.

 

 

 

На пятом этапе

исследования

полагаем

і

чуть меньшем

кинус 66 |- „ При этом базисная

переменная

Xj становится отрица­

тельно^ в

и Х^ остаются положительными. Последующий опти­

мальный план

записан в восьмой

таблице. Определяем

граничные

- 139 -

значения параметра t и для этого случая:

 

^

èi<0

 

- I

- 1 ' 5

 

3

 

 

 

 

Следовательно, при -100 é t

é

-66 £ допустимый

набор

базисных

переменных

содержится в восьмой

таблице.

 

 

Таким образом,

исследование

устойчивости

решения

задачи

при

-80 é t é

80 закончено. Результагы

исследования

зано­

сятся в сводную

таблицу в виде (9.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9.2

 

I Базис-j

 

Граничные

значения

параметра

Ъ

 

 

ные пе

- 80^t«b - b6 2- -66 ^ ï

t é

-30

- 3 0 - ^ t i 2 5 | 2 5 - É b 2 8 b

2 8 ^ t < m

ремен­

ные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

h

 

 

 

!

40 +

0,6t

10

-0,4t

 

 

h

 

 

 

 

 

 

30

+ t

 

30 + t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

i

 

!

 

 

Y

50 + 0,5

t

 

10 -

0,1

t

V - 0.2Ѣ

17-0,6b

 

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

-100-1,5

t

1

 

 

 

 

 

 

-25 + t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

-30 -

t

 

-30 -

t

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L ( D

 

 

920 + 8,8

t

860 +6,8t

880+6t

 

1000 + 10 t

900+S^t

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ