
Решение_задач_исследования_операций
.pdf
1
Федеральное агентство по образованию Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
Г. Л. Окунева, А. В. Борзенков, С. В. Рябцева
Решение задач
исследования операций
Учебное пособие
Белгород
2008
2
Федеральное агентство по образованию Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
Г. Л. Окунева, А. В. Борзенков, С. В. Рябцева
Решение задач
исследования операций
Утверждено ученым советом университета в качестве учебного пособия для студентов экономических специальностей
Белгород
2008
3
Содержание
Введение……………………………………………………………..……..4
Индивидуальные задания № 1..………………..…...………………….…5
Рекомендации по решению индивидуальных заданий № 1..………….16
Контрольные вопросы к индивидуальным заданиям № 1..…………...38
Индивидуальные задания № 2…..………………………………….…...40
Рекомендации по решению индивидуальных заданий № 2……….......55
Контрольные вопросы к индивидуальным заданиям № 2..……….…..89
Библиографический список….………………………………………......91
4
Введение
Настоящее пособие предназначено для студентов специальностей 080102, 080105,220701, изучающих на втором курсе разделы высшей математики «Экономико-математические модели и методы их решения». Материалы представленные в пособии, полностью соответствуют требованиям Государственных образовательных стандартов для этих специальностей.
Общеизвестным фактом является применение математики как универсального инструмента для решения научных и прикладных задач во всех областях экономики. Однако, чтобы этим инструментом овладеть, необходимо в период обучения в высшем учебном заведении уделять много внимания получению практических навыков в решении задач по высшей математике.
В пособии приведён справочный материал и подробные решения типичных задач экономико-математического моделирования. Большое количество задач позволит преподавателям использовать пособие для аудиторных занятий и для выдачи индивидуальных домашних заданий, а студентам поможет в их самостоятельной работе.

5
Индивидуальные задания № 1
Темы:
1)экономико-математическая модель задачи линейного программирования;
2)графическое решение задачи линейного программирования;
3)симплексный метод решения задачи линейного программирования;
4)решение задачи линейного программирования методом искусственного базиса;
5)двойственная задача линейного программирования.
Задание 1
Составить экономико-математическую модель задачи. Решить задачу симплексным методом.
1. Варианты 1-10.
Для изготовления двух видов продукции P1 и P2 используют три вида ресурсов S1, S2, S3. Запасы ресурсов, число единиц ресурсов, затрачиваемых не изготовление единицы продукции, приведены в табл. 1.1.
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число ресурсов, затрачиваемых на |
|
Вид ресурса |
Запас ресурса |
изготовление единицы продукции |
||
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
P2 |
S1 |
b1 |
a11 |
|
a12 |
|
|
|
|
|
S2 |
b2 |
a21 |
|
a22 |
S3 |
b3 |
a31 |
|
a32 |
Прибыль, получаемая от реализации единицы продукции P1 и P2, составляет соответственно C1 и C2 руб.
Необходимо составить такой план производства продукции, при котором прибыль от её реализации будет максимальной.
Числовые данные для вариантов 1-10 приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
параметров |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b1 |
784 |
505 |
1870 |
428 |
1431 |
273 |
|
864 |
600 |
1095 |
840 |

6
b2 |
552 |
393 |
1455 |
672 |
1224 |
300 |
864 |
520 |
865 |
870 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 1.2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
параметров |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
b3 |
567 |
348 |
1815 |
672 |
1326 |
380 |
945 |
600 |
1080 |
560 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a11 |
16 |
5 |
10 |
2 |
9 |
3 |
8 |
6 |
15 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a12 |
4 |
2 |
9 |
3 |
5 |
2 |
3 |
2 |
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a21 |
8 |
3 |
5 |
3 |
7 |
3 |
7 |
4 |
11 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a22 |
7 |
3 |
11 |
6 |
8 |
3 |
6 |
3 |
5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a31 |
5 |
2 |
4 |
2 |
4 |
2 |
4 |
3 |
9 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a32 |
9 |
3 |
15 |
8 |
16 |
5 |
9 |
4 |
10 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c1 |
4 |
7 |
7 |
3 |
3 |
4 |
2 |
6 |
3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
6 |
4 |
9 |
8 |
2 |
5 |
3 |
3 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Варианты 11-20.
Имеется два вида корма K1 и K2, содержащие питательные вещества P1, P2, P3. Содержание числа единиц питательных веществ в единице каждого вида корма, а также необходимый минимум питательных веществ в суточном рационе животных приведены в табл.1.3.
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
Необходимый |
Содержание |
||||
Питательное |
питательного |
вещества в |
||||
минимум |
питательных |
|||||
вещество |
единице корма |
|
|
|||
|
веществ |
|
|
|
|
|
|
|
K1 |
|
K2 |
||
|
|
|
|
|||
P1 |
|
b1 |
a11 |
|
a12 |
|
P2 |
|
b2 |
a21 |
|
a22 |
|
P3 |
|
b3 |
a31 |
|
a32 |
Стоимости единицы корма K1 и K2 соответственно равны С1 и С2 руб. Составить суточный рацион кормления животных, имеющий минимальную стоимость, которая обеспечивает содержание
необходимого количества питательных веществ.
Числовые данные для вариантов 11-20 приведены в табл. 1.4.

7
Таблица 1.4
Значение |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
параметров |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b1 |
6 |
10 |
15 |
44 |
14 |
10 |
50 |
10 |
35 |
66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b2 |
4 |
8 |
73 |
30 |
8 |
18 |
38 |
14 |
10 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b3 |
6 |
12 |
15 |
20 |
11 |
14 |
18 |
9 |
16 |
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a11 |
3 |
2 |
3 |
2 |
4 |
2 |
5 |
1 |
7 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a12 |
1 |
1 |
1 |
4 |
1 |
1 |
4 |
2 |
2 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a21 |
1 |
1 |
5 |
3 |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a22 |
1 |
1 |
7 |
2 |
1 |
3 |
4 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a31 |
1 |
1 |
1 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a32 |
3 |
3 |
3 |
1 |
2 |
4 |
4 |
1 |
3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c1 |
4 |
3 |
6 |
5 |
9 |
4 |
5 |
3 |
4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
2 |
2 |
3 |
2 |
6 |
3 |
5 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Варианты 21-30.
Производство двух видов продукции P1 и P2 должно осуществляться на трёх типах технологических линий S1, S2, S3, причём каждая продукция должна пройти обработку на каждой из линий. Нормы времени на обработку единицы продукции, а также время работы технологической линии известны и заданы в табл. 1.5.
|
|
|
Таблица 1.5 |
|
|
|
|
|
|
Технологическая |
|
Норма времени на обработку |
||
Время работы линии |
единицы продукции |
|||
линия |
||||
|
P1 |
P2 |
||
|
|
|||
S1 |
t1 |
a11 |
a12 |
|
S2 |
t2 |
a21 |
a22 |
|
S3 |
t3 |
a31 |
a32 |
Прибыль, получаемая от единицы продукции P1 и P2 составляет, соответственно С1,С2 руб.
Необходимо составить такой план производства продукции, при котором прибыль от её реализации будет максимальной.
Числовые данные для вариантов 21-30 заданы в табл.1.6.
Таблица 1.6
Знач. |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
параметр. |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
t1 |
436 |
321 |
765 |
876 |
540 |
234 |
908 |
564 |
675 |
385 |
t2 |
672 |
520 |
747 |
393 |
444 |
393 |
630 |
300 |
600 |
870 |

8
Окончание табл. 1.6
Значение |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
||
. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
t3 |
672 |
600 |
812 |
450 |
546 |
348 |
700 |
380 |
650 |
560 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a11 |
2 |
6 |
2 |
4 |
4 |
5 |
5 |
3 |
7 |
8 |
|
a12 |
3 |
2 |
1 |
3 |
3 |
2 |
3 |
2 |
3 |
2 |
|
a21 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
3 |
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a22 |
6 |
3 |
6 |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a31 |
2 |
3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
3 |
2 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a32 |
8 |
4 |
7 |
5 |
6 |
3 |
4 |
5 |
2 |
2 |
|
c1 |
3 |
6 |
7 |
6 |
2 |
7 |
5 |
4 |
6 |
6 |
|
c2 |
8 |
3 |
5 |
5 |
4 |
4 |
6 |
5 |
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 2
Преобразовать задачу линейного программирования из канонической формы в стандартную форму. Графическим методом найти значения неизвестных, при которых целевая функция принимает наибольшее и наименьшее значения.
Варианты заданий приведены в табл. 1.7.
|
|
|
|
Таблица 1.7 |
|
|
|
|
|
Вариан |
Задача |
Вариан |
Задача |
|
т |
|
т |
|
|
|
z = 2x1 + 8x2 + 3x3 + 4x4 , |
|
z = 2x1 + x2 − x3 − x4 , |
|
1 |
4x1 + 10x2 + x3 + 3x4 = 22, |
2 |
x1 + 2x2 − x3 + x4 = 2, |
|
|
|
|
|
= 9, |
|
3x1 + 5x2 + 2x3 + x4 = 14, |
|
2x1 − 2x2 + 3x3 + 3x4 |
|
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
z = 3x1 + 2x2 − x3 + 4x4 , |
|
z = −2x1 − 2x2 + 3x3 , |
|
3 |
x1 − x2 + 2x3 + x4 = 2, |
4 |
−2x1 + x2 + 3x3 + x4 = 2, |
|
|
|
|
|
|
|
2x1 + x2 − 3x3 + x4 = 6, |
|
2x1 + 3x2 + 4x3 = 1, |
|
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. . |
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
|

9
|
|
z = −x1 + 2x2 − x3 + 3x4 , |
|
|
|
z = −x1 + 2x2 + 3x3 + 4x4 , |
|||
5 |
|
3x1 − x2 + 2x3 − x4 = 5, |
6 |
|
2x1 − x2 + x3 + x4 = 2, |
||||
|
|
|
+ x3 + 2x4 = 0, |
|
|
|
|
|
+ 2x3 + x4 = 6, |
|
|
− x1 + 2x2 |
|
|
|
−3x1 + x2 |
|||
|
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
Задача |
|
Вариант |
|
|
|
Задача |
|
|
z = 3x1 + 2x2 + x3 − x4 , |
|
|
|
z = −x1 + x2 + 2x3 − x4 , |
|||
7 |
|
x1 + 3x2 − x3 + 2x4 = 7, |
|
8 |
|
− x1 + 2x2 + x3 + x4 = 2, |
|||
|
|
|
+ 2x3 + x4 = 1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
2x1 − x2 |
|
|
|
3x1 − 2x2 + 2x3 + 3x4 = 9, |
|||
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
xi ≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
z = −2x1 − x2 − x3 + x4 , |
|
|
|
z = 3x1 − 2x2 − 2x3 , |
|||
9 |
|
−3x1 + 2x2 − x3 + x4 = 5, |
|
10 |
|
3x1 + x2 − 2x3 + x4 = 2, |
|||
|
|
|
+ x3 + 2x4 = 10, |
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 + 3x2 |
|
|
|
4x1 + 3x2 + 2x3 = 1, |
|||
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
z = x1 − 2x2 + 3x3 + x4 , |
|
|
|
z = −x1 + 2x2 − x3 + 3x4 , |
|||
11 |
|
x1 − x2 + 3x3 + 2x4 = 3, |
|
12 |
|
2x1 − x2 + 3x3 − x4 = 5, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
+ 2x2 |
− x3 + 2x4 = 0, |
|
|
|
2x1 − 3x2 + 5x3 − x4 = 4, |
|
|
|
x1 |
|||
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z = 2x1 + 3x2 − x3 − x4 , |
|
|
|
z = x1 + 2x2 + 3x3 − x4 , |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
13 |
|
x1 + x2 − 7x3 − x4 = 3, |
|
|
|
− x1 + 3x2 + x3 + 2x4 = 7, |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
2x1 + 3x2 − x3 + 5x4 = 8, |
|
|
|
+ 2x3 + x4 = 1, |
|||
|
|
|
|
|
2x1 − x2 |
||||
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1,2,3,4. |
|
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
z = 2x1 − x2 + 3x3 + x4 , |
|
|
|
z = −x1 − x2 − 2x3 + x4 , |
|||
15 |
|
2x1 + x2 + 2x3 − 3x4 = 3, |
|
16 |
|
− x1 + 2x2 − 3x3 + x4 = 5, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 3x2 |
+ x3 + 2x4 = 10, |
|
|
− x1 − 2x2 + x3 + 2x4 = 5, |
|
|
|
x1 |
|||
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
z = 3x1 + 8x2 + 2x3 + 4x4 , |
|
|
|
z = 3x1 − 2x2 + x3 + x4 , |
|||
17 |
|
x1 + 10x2 + 4x3 + 3x4 = 22, |
|
18 |
|
3x1 − x2 + x3 + 2x4 = 3, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x1 + 5x2 + 3x3 + x4 = 14, |
|
|
|
5x1 − 3x2 + 2x3 − x4 = 4, |
|||
|
|
xi ≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |

10
|
|
z = −x1 + 3x2 + 2x3 − x4 , |
|
|
|
z = 3x1 + 2x2 − x3 − x4 , |
|
|
||||||||||||||
|
|
−7x + x + x − x = 3, |
|
|
|
− x − x + 2x + 3x = 5, |
||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
|
|
19 |
|
− x1 + 3x2 + 2x3 + 5x4 = 8, |
20 |
|
2x1 + 2x2 + x3 − x4 = 0, |
|
||||||||||||||||
|
|
xi |
≥ 0 , |
|
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
xi |
≥ 0 , i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 1.7 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вариант |
|
|
|
|
|
Задача |
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
Задача |
|
|
|||
|
|
z = 3x1 − x2 + 2x3 + x4 , |
|
|
|
|
z = −x1 + 2x2 + x3 + 3x4 , |
|||||||||||||||
|
|
2x + x + 2x − 3x = 3, |
|
|
|
|
2x + 3x − x + x = 7, |
|||||||||||||||
21 |
|
|
1 2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
22 |
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
x1 |
− 2x2 − x3 + 2x4 = 5, |
|
|
|
|
x1 |
− x2 + 2x3 + 2x4 = 1, |
|||||||||||||
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
|
i = 1, 2, 3, 4. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
z = 4x1 + 8x2 + 3x3 + 2x4 , |
|
|
|
|
z = x1 − x2 − x3 − 2x4 , |
|||||||||||||||
|
|
3x + 10x |
|
+ x + 4x |
|
= 22, |
|
|
|
|
x + 2x |
|
− x − 3x |
|
= 5, |
|||||||
23 |
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
|
4 |
|
|
24 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
x1 |
+ 5x2 + 2x3 + 3x4 |
= 14, |
|
|
|
|
2x1 + 3x2 + x3 + x4 = 10, |
|||||||||||||
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
|
i = 1, 2, 3, 4. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
z = 4x1 + 2x2 − x3 + 3x4 , |
|
|
|
|
z = x1 − 2x2 + 3x3 + x4 , |
|||||||||||||||
|
|
x − x + 2x + x = 2, |
|
|
|
|
2x − x + 3x + x = 3, |
|||||||||||||||
25 |
|
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
26 |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
x1 + x2 − 3x3 + 2x4 = 0, |
|
|
|
|
− x1 − 3x2 + 5x3 + 2x4 = 4, |
|||||||||||||||
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
|
i = 1, 2, 3, 4. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
z = −x1 + x2 − x3 + 2x4 , |
|
|
|
|
z = −x1 + 3x2 − x3 + 2x4 , |
|||||||||||||||
|
|
x + 2x − x + x |
|
= 2, |
|
|
|
|
− x + x − 7 x + x = 3, |
|||||||||||||
27 |
|
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
28 |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
3x1 − 2x2 + 3x3 + 2x4 = 9, |
|
|
|
|
5x1 + 3x2 − x3 + 2x4 = 8, |
|||||||||||||||
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
|
i = 1, 2, 3, 4. |
|||||||||
|
|
z = −2x2 + 3x3 − 2x4 , |
|
|
|
|
|
z = x1 − x2 + 3x3 + 2x4 , |
||||||||||||||
|
|
x + x + 3x − 2x = 2, |
|
|
|
|
−3x + x |
|
+ 2x + 2x = 3, |
|||||||||||||
29 |
|
1 |
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
|
|
3x2 + 4x3 + 2x4 = 1, |
|
|
|
|
|
|
2x1 − 2x2 + x3 − x4 = 5, |
|||||||||||||
|
|
xi |
≥ 0 , |
i = 1, 2, 3, 4. |
|
|
|
|
|
xi |
≥ 0 , |
|
i = 1, 2, 3, 4. |
Задание 3
Решить задачу линейного программирования двумя способами: 1) графическим способом; 2) симплексным способом.
Проанализировать полученные решения. Варианты заданий приведены в табл. 1.8.