Математика. Часть 2-1
.pdfпоставщика A2 отправляем к потребителю В3.
В клетку (2;3) помещаем
x23 min 150 20;130 130.
Удовлетворяется и спрос потребителя В3 и мощность поставщика A2.
Закрывается 2-я строка и 3-й столбец. Переходим к 3-му поставщику.
В клетку (3;4) помещаем
x34 |
min 200;110 110 . |
|
|
|
|
|
Закрывается 4-й столбец. Переходим к 5-му потребителю B5. |
|
|||||
В клетку (3;5) помещаем |
|
|
|
|
||
x35 |
min 200 110;90 90 . |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Таблица 43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В1(100) |
В2(70) |
В3(130) |
B4(110) |
B5(90) |
|
|
|
|
|
|
|
|
А1 (150) |
20 |
3 |
9 |
15 |
35 |
|
100 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
А2 (150) |
14 |
10 |
12 |
20 |
46 |
|
|
20 |
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
А3 (200) |
25 |
11 |
16 |
16 |
48 |
|
|
|
|
110 |
90 |
|
|
|
|
|
|
||
Расходы, связанные с реализацией построенного плана, составят:
f 200 100 3 50 10 20 12 130 16 110 48 90 9990.
Метод «минимального элемента»
Построим начальный опорный план методом минимального элемента.
Первой заполним клетку (1;2), т.к. тариф этой клетки c12 3 меньше других тарифов. Поставка для клетки (1;2) будет x12 min 150;70 70. Записываем это число в нижний левый угол клетки. При этом спрос 2-го потребителя полностью удовлетворен. Закрывается 2-й столбец.
Следующей клеткой с наименьшим тарифом будет (1;3) с тарифом c13 9 .
Поставка для нее x13 min 150 70;130 80. Закрывается 1-я строка.
91
Дальше, т.к. 2-й столбец закрыт, загружается клетка (2;3) с тарифом c23 12 : x23 min 150;130 80 50. Закрывается 3-й столбец.
Далее загружаются клетки (2;1), (3;4) и (3;5): x21 min 150 50;100 100;
x34 min 200;110 110;
x35 min 200 110;90 90 .
Соответствующее значение целевой функции:
f 3 70 9 80 14 100 12 50 16 110 48 90 9010
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
В1(100) |
|
|
В2(70) |
В3(130) |
|
B4(110) |
B5(90) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А1 |
(150) |
20 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
9 |
|
15 |
35 |
|
|
701 |
|
|
802 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
А2 |
(150) |
14 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
12 |
|
20 |
46 |
1004 |
|
|
|
|
|
|
503 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
А3 (200) |
25 |
|
|
|
|
11 |
|
|
16 |
16 |
48 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1105 |
906 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Получен начальный опорный план: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X 0 |
|
100 |
50 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Метод потенциалов
Начальный опорный план, полученный по методу «минимального элемента»,
является вырожденным, т.к. число загруженных клеток не удовлетворяет условию: m n 1 3 5 1 7 .
Поместим в одну из свободных клеток с наименьшим тарифом, например, в
клетку (3;3) нулевую поставку м считаем клетку (3;3) загруженной. План будет опорным, так как из занятых клеток не образуется циклов.
92
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 45 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В1(100) |
В2(70) |
В3(130) |
B4(110) |
B5(90) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
3 |
|
|
9 |
15 |
|
35 |
|
А1 (150) |
|
|
|
–_ _ _ |
_ _ _ _ _ |
_ _х + |
|
u1= –7 |
|
|
|
70 |
80 |
| |
|
|
| |
|
|
|
14 |
10 |
|
| |
12 |
20 |
| |
46 |
|
А2 (150) |
|
|
|
| |
|
|
| |
|
u2=– 4 |
|
100 |
|
50 |
| |
|
|
| |
|
|
|
25 |
11 |
|
| |
16 |
16 |
| |
48 |
|
А3 (200) |
|
|
|
|_ _ |
_ _ _ _ _ |
_ _| |
|
u3=0 |
|
|
|
|
0 |
+ |
|
110 |
90 – |
|
|
|
v1=18 |
v2=10 |
v3=16 |
v4=16 |
v5=48 |
||||
Исследуем план на оптимальность. Для определения потенциалов занятых клеток составим систему уравнений: ui v j cij .
u |
v |
|
|
3 |
|
|
|
v |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
u1 v3 9 |
|
|
|
v4 |
||||
|
v1 14 |
|
|
|
|
|||
u2 |
|
|
0 . Тогда |
v5 |
||||
u |
v |
|
12 |
Пусть u |
3 |
u |
||
2 |
|
|
3 |
|
|
|
1 |
|
u3 v3 16 |
|
|
|
v2 |
||||
u |
v |
|
|
16 |
|
|
|
u |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
2 |
|
u3 v5 48 |
|
|
|
v1 |
||||
16
16
48
7
10
4
18
Используя полученные значения потенциалов, вычисляем оценки для
свободных клеток:
|
sij cij |
ui |
v j |
|
s11 |
20 7 18 9 |
|
s22 |
10 4 10 4 |
s14 |
15 7 16 6 |
|
s24 |
20 4 16 8 |
s15 |
35 7 48 6 |
|
s25 |
46 4 48 2 |
s31 25 0 18 7 |
|
s32 |
11 0 10 1 |
|
Имеем одну перспективную клетку (1;5) с отрицательной оценкой s15 6 .
Для этой клетки строим цикл в таблице 45. В цикл войдут клетки (1;5), (3;5), (3;3),
(3;1).
93
Наименьшее количество груза, стоящее в вершинах цикла с отрицательным
знаком, min 80;90 80. |
Получим новый план в результате смещения |
по |
|||||||
циклу: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 46 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
В1(100) |
В2(70) |
В3(130) |
B4(110) |
B5(90) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
3 |
9 |
15 |
|
35 |
|
|
А1 (150) |
|
– _ _ _ _ |
_ _ _ _ _ _ |
_ _ _ _ _ _ |
_ _ + |
|
u1= –13 |
||
|
|
70 | |
|
|
|
80 | |
|
|
|
|
14 |
| |
10 |
12 |
20 |
| |
46 |
|
|
А2 (150) |
|
| |
|
|
|
| |
|
u2=– 4 |
|
|
100 |
| |
|
50 |
|
| |
|
|
|
|
25 |
| |
11 |
16 |
16 |
| |
48 |
|
|
А3 (200) |
|
+x|_ _ _ _ |
_ _ _ _ _ _ |
_ _ _ _ _ _ |
_ _| – |
|
u3=0 |
|
|
|
|
|
|
80 |
110 |
10 |
|
|
|
|
v1=18 |
v2=16 |
v3=16 |
v4=16 |
v5=48 |
|
|||
Новый план является невырожденным. Для него определяем новые потенциалы для занятых клеток и оценки для свободных клеток.
u |
v |
|
3 |
1 |
|
2 |
35 |
u1 |
v5 |
||
|
v1 14 |
||
u2 |
|||
u2 |
v3 |
16 |
|
|
v3 16 |
||
u3 |
|||
u |
v |
|
16 |
3 |
|
4 |
48 |
u3 |
v5 |
||
u3v3
v4
v5u2v1
u1v2
0
16
16
48
4
18
13
16
s11 15 s13 6 s14 12
s22 2 0
s24 8 s25 2 s31 7
s32 5 0
В таблице 46 имеются две перспективные клетки (2;2) и (3;2) с
отрицательными оценками s22 2, s32 5.
Наиболее потенциальной является клетка (3;2). Для нее строим цикл в
табл. 46.
min 70;10 10.
94
|
|
|
|
Таблица 47 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
В1(100) |
В2(70) |
В3(130) |
B4(110) |
B5(90) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
3 |
9 |
15 |
35 |
|
А1 (150) |
|
|
|
|
|
u1= –8 |
|
|
60 |
|
|
90 |
|
|
14 |
10 |
12 |
20 |
46 |
|
А2 (150) |
|
|
|
|
|
u2=– 4 |
|
100 |
|
50 |
|
|
|
|
25 |
11 |
16 |
16 |
48 |
|
А3 (200) |
|
|
|
|
|
u3=0 |
|
|
10 |
80 |
110 |
|
|
|
v1=18 |
v2=11 |
v3=16 |
v4=16 |
v5=43 |
|
План (табл. 47) является невырожденным. Вычислим значения потенциалов для полученного плана и найдем оценки свободных клеток.
u |
v |
|
3 |
1 |
|
2 |
35 |
u1 |
v5 |
||
|
v1 14 |
||
u2 |
|||
u2 |
v3 |
12 |
|
|
v2 |
11 |
|
u3 |
|||
u |
v |
|
16 |
3 |
|
3 |
16 |
u3 |
v4 |
||
u3v2
v3v4u1
v5u2v1
0
11
16
16
8
43
4
18
s11 10 s13 1 s14 7 s22 3 s24 8 s25 7 s31 7 s32 5
Т.к. все оценки положительны, то получен оптимальный план:
|
|
60 |
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X * 100 |
|
50 |
|
|
|||
|
|
|
10 80 |
110 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Минимальные транспортные издержки для этого плана:
min f f X * 3 60 35 90 14 100 12 50 11 10 16 80 16 110 8480.
95
6.ПРОВЕРОЧНЫЙ ТЕСТ
1.Алгоритм последовательного улучшения плана, позволяющий осуществлять переход от одного допустимого базисного решения к другому таким образом, что значение целевой функции непрерывно возрастает и за конечное число шагов находится оптимальное решение, называется
A.Алгоритм двойственного симплекс-метода.
B.Алгоритм метода ветвей и границ.
C.Алгоритм метода Гомори.
D.Алгоритм симплекс-метода.
2. Алгоритм перехода к новому опорному плану транспортной задачи,
дающему меньшее значение функции потерь, до обнаружения оптимального плана называется
A.Алгоритм двойственного симплекс-метода.
B.Алгоритм улучшения плана транспортной задачи.
C.Алгоритм метода Гомори.
D.Алгоритм симплекс-метода.
3. Вектор, компонентами которого являются коэффициенты целевой функции задачи линейного программирования, называется
A.Вектор коэффициентов.
B.Вектор ограничений.
C.Вектор затрат.
D.Вектор свободных членов.
4. Вырожденный опорный план.
A.Опорный план, число ненулевых компонент которого меньше числа ограничений.
B.Опорный план, число ненулевых компонент которого больше числа ограничений.
96
C.Опорный план, число ненулевых компонент которого равно числу ограничений.
D.Правильного ответа нет.
5. Интерпретация зависимостей, имеющих место в задаче линейного программирования в виде геометрических фигур (точек, прямых, полуплоскостей,
многоугольников) в декартовой системе координат называется
A.Аналитическая интерпретация задачи линейного программирования.
B.Геометрическая интерпретация задачи линейного программирования.
C.Опорный план.
D.Правильного ответа нет.
6. Допустимая область задачи линейного программирования это
A.множество опорных планов задачи линейного программирования.
B.множество точек отрезка.
C.опорный план, число ненулевых компонент которого меньше числа ограничений.
D.полуплоскость.
7. Задача, характеризующаяся тем, что целевая функция является линейной функцией переменных, а область допустимых значений определяется системой линейных равенств или неравенств, называется
A.Задача математического программирования
B.Задача линейного программирования
C.Задача динамического программирования
D.Задача о составлении плана производства
8. Следующая задача:
Имеются какие-то переменные x1 , x2 , , xn и функция этих переменных f x1 , x2 , , xn , которая носит название целевой функции. Ставится задача: найти
97
экстремум (максимум или минимум) целевой функции f (x) при условии, что переменные x принадлежат некоторой области G.
Называется:
A.Задача математического программирования.
B.Задача линейного программирования.
C.Задача динамического программирования.
D.Задача о составлении плана производства
9. Математическая модель задачи линейного программирования записана в
форме:
F x1 2x2 x3 x4 min
2x1 x2 x3 x4 6x1 2x2 x3 x4 6
3x1 x2 2x3 2x4 10x1 3x2 5x3 3x4 15 x1 0; x2 0; x3 0; x4 0
A. Симметричной.
B. Канонической.
C. Общей.
D. Матричной.
10. После приведения математической модели задачи линейного программирования
F 3x1 2x2 5x4 x5 max
2x1 x3 x4 x5 2,x1 x3 2x4 x5 3,2x2 x3 x4 2x5 6,
x1 x4 5x5 8, x1 , x2 , x3 , x4 , x5 0.
к каноническому, мы получаем:
98
А) F 3x1 |
2x2 |
5x4 x5 max . |
В) F 3x1 |
2x2 |
5x4 |
x5 max . |
|||||||||||||||||
2x1 x3 x4 x5 x6 |
2 |
2x1 x3 x4 x5 2 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
x |
|
2x |
|
x |
|
x |
|
3 |
|
|
|
|
|
2x |
|
x |
|
x |
|
3 |
||
x |
|
|
|
|
x x |
|
|
|
|
||||||||||||||
1 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
7 |
|
|
1 |
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
2x2 x3 x4 2x5 x8 6 |
2x2 x3 x4 2x5 x7 6 |
||||||||||||||||||||||
x x |
4 |
5x |
5 |
x |
9 |
8 |
|
|
x x |
4 |
5x |
5 |
x 8 |
|
|
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|||||
x1 , , x9 0. |
|
|
|
|
x1 , , x8 0. |
|
|
|
|
|
|||||||
С) F 3x1 2x2 5x4 x5 max . |
D) F 3x1 2x2 |
5x4 x5 max . |
|||||||||||||||
2x1 x3 x4 x5 x6 2 |
2x1 x3 x4 x5 x6 2 |
||||||||||||||||
|
x |
|
2x |
|
x |
|
3 |
|
x |
|
2x |
|
x |
|
x |
|
3 |
x |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|||||||||
1 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
1 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
7 |
|
2x2 x3 x4 2x5 x7 6 |
2x2 x3 x4 2x5 x8 6 |
||||||||||||||||
x x |
4 |
5x |
5 |
x 8 |
x x |
4 |
5x |
5 |
x |
9 |
8 |
|
|
||||
1 |
|
|
8 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
x1 , , x8 0. |
|
|
|
|
x1 , , x9 0. |
|
|
|
|
|
|
||||||
11. В прямоугольной системе координат множество точек, удовлетворяющих ограничению 6x1 3x2 18, изображено на рисунке
99
12. Решить задачу линейного программирования симплексным методом:
Пусть предприятие выпускает n видов продукции |
Pj ( j |
1, n |
) . Для их |
||
изготовления требуется затратить m видов ресурсов |
Bi (i |
|
) . Известны |
||
1, m |
|||||
следующие величины: aij – количество единиц ресурса вида Bi необходимого на
изготовление единицы продукции Pj (i |
1, m |
, |
j |
1, n |
) ; bi – количество ресурса |
вида Bi , которым располагает предприятие; c j |
– стоимость единицы продукции |
||||
Pj . Требуется найти план предприятия, обеспечивающий ему максимальную прибыль, при этом:
1)составить математическую модель задачи;
2)найти план выпуска продукции симплекс-методом, привести экономический смысл переменных, участвующих в решении задачи;
3)построить математическую модель двойственной задачи;
4)из решения исходной задачи, используя соответствие между переменными пары взаимодвойственных задач, найти решение двойственной задачи;
5)указать наиболее дефицитный и избыточный ресурс, если он есть.
A |
|
aij |
|
m n , |
B ' bi (i |
1, m |
), |
C ' c j ( j |
1,n |
) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100
