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

Решение_задач_исследования_операций

.pdf
Скачиваний:
34
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
707.24 Кб
Скачать

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.