- •Содержательное описание
- •Формализация.
- •Графическое решение
- •Приведем задачу к каноническому виду
- •Симплекс метод
- •Правило четырехугольника:
- •((Прежнее значение * разрешающий элемент) -(произведение элементов на противоположной диагонали))/(разрешающий элемент). Для нашей задачи:
- •Множество оптимальных решений
- •Неразрешимость из-за неограниченности критерия
- •Область неограниченна, но оптимальное решение существует
- •9. Вырожденное опорное решение
- •Пересечение трех полуплоскостей в одной точке
- •Задача не имеет решения из-за отсутствия области значений
- •Метод искусственного базиса
-
Область неограниченна, но оптимальное решение существует
В случае, если в предыдущей задаче изменить тип критерия с максимизации на минимизацию прибыли, то решение будет существовать. Аналогично первой задаче можно получить ответ графическим способом: x1=200[шт] x2=200[шт] минимальная прибыль F=3600 руб.
9. Вырожденное опорное решение
Базисное решение, в котором хотя бы одна из основных переменных равна нулю, называется вырожденным
С графической точки зрения решение является вырожденным, когда три или более полуплоскостей пересекаются в одной точке.
Рассмотрим на примере следующей задачи:
Для производства шариков для пейнтбола зимнего и летнего типа требуется соответственно по 5 г желатина, 2 и 3 мл краски на водной основе и 2 и 1 мл стабилизатора. На складе производителя имеется: 15 кг желатина, 10 л краски и 7л стабилизатора. Стоимость шарика зимнего типа – 2руб, летнего типа 1,5 руб. Необходимо найти, сколько произвести шариков каждого типа (x1 и x2). Для достижения максимальной прибыли.
Запишем ограничения:
Ограничение по желатину:
x1[шт]*5[г]+ x2[шт]*5[г]≤15000[г] (14)
Ограничение по краске:
x1[шт]*2[мл]+ x2[шт]*3[мл]≤8000[мл] (15)
Ограничение по стабилизатору:
x1[шт]*2[мл]+ x2[шт]*1[мл] ≤4000[мл] (16)
Критерий запишется так:
F=2[руб]*x1[шт]+ 1.5[руб]*x2[шт]→max (17)
На графике Рис. 5 видно, что три полуплоскости (14), (15), (16) пересекаются в одной точке. Решив систему уравнений:
x1*5+ x2*5=15000
x1*2+ x2*3=8000 (18)
x1*2+ x2*1=4000
можно найти ее координаты x1=1000, x2=2000.
Как видно из графика, она же будет и оптимальной точкой, значит оптимальная прибыль
F=2[руб]*1000[шт]+ 1.5[руб]*2000[шт]=5000[руб]
Рис. 5. Вырожденный
случай.
трПересечение трех полуплоскостей в одной точке
Приведем ограничения к каноническому виду и посмотрим, как это будет выглядеть в симплекс таблице:
1. Первый опорный план x(1)=(0,0,15000,8000,4000)
Cb |
БП |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x5 |
b |
0 0 0 |
x3 x4 x5 |
5 2 2 |
5 3 1 |
1 0 0 |
0 1 0 |
0 0 1 |
15000 8000 4000 |
|
ƒ |
-2 |
-1.5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Получаем первую замену x5 на x1
2. Второй опорный план x(2)=(2000,0,5000,4000,0)
Cb |
БП |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x5 |
b |
0 0 2 |
x3 x4 x1 |
0 0 1 |
2.5 2 0.5 |
1 0 0 |
0 1 0 |
-2.5 -1 0.5 |
5000 4000 2000 |
|
ƒ |
0 |
-0.5 |
0 |
0 |
1 |
4000 |
Определяем вторую замену x3 на x2
3. Третий опорный план x(3)=(1000,2000,0,0,0)
Cb |
БП |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
x5 |
b |
1.5 0 2 |
x2 x4 x1 |
0 0 1 |
1 0 0 |
0.4 -0.8 -0.2 |
0 1 0 |
-1 1 1 |
2000 0 1000 |
|
ƒ |
0 |
0 |
0.2 |
0 |
0.5 |
5000 |
Получили оптимальное решение (все коэффициенты критерия ≥0). Число положительных компонент меньше числа ограничений. Значит, признак вырожденности решения в симплекс таблице: в столбце свободных членов b есть нулевой элемент.
Строго говоря, при вырожденном базисном решении не всегда можно получить ответ. В случае, если данное вырожденное базисное решение не является оптимальным, решение задачи может зациклиться на замене одних и тех же переменных.