19.Теореми про оптимальність розв’язку задачі лінійного програмування симплекс-методом.

Опорний план х* =( х₁*,х₂*,…,х_n*) задачі лінійного програмування є оптимальним, якщо для всіх значень індикса j(j= 1,2,…,n) виконується умова ∆j= z_j-c_j>=0 для задач на max ; ∆j= z_j-c_j<=0 для min.

Значення оцінок знаходиться за формулою: ∆j= z_j-c_j =Σс_ia_ij - c_j

або безпосередньо з таблиці як сума добутків елементів стопчика Сбаз на відповідні елементи стопчика х_j і мінус c_j

Теорема 1. Якщо для деякого вектора Аj виконується умова F_j -с_j < 0, то план Х₀ не є оптимальним і можна

відшукати такий план X, для якого виконуватиметься нерів­ність F(Х)>F(Х₀).

Доведення. Помножимо x_1jA₁+x_2jA₂+…+x_mjA_m=A_j та F_j= c₁x_1j+c₂x_2j+…+c_mx_mj на θ>О і віднімемо ре­зультати відповідно з x₁A₁+x₂A₂+…+x_mA_m=A₀ та F= c₁x₁+c₂x₂+…+c_mx_m=F(X₀) .

Отримаємо:

(х₁ – θх_1j)A₁ + (х₂ - θх₂j)А₂+... + (х_т - θх_тj)А_т+ θА_]=А₀ ; (1)

(х₁ - θх_1j)с₁ + (х₂ - θх_2j)с₂ +... + (х_т – θх_mj)с_т + θс_j =

= F(Х₀) – θ( F_j-c_j) = F(Х₀) - θF_j + θс_j (2)

У співвідношенні (2) до обох частин додається величина θс_j для j =1,п. У (1) х₁,х₂,...,х_т додатні, тому завжди можна знайти таке θ >О, що всі коефіцієнти при векторах А₁,А₂,...,А_т,А_j були б невід'ємними, інакше кажучи, отримати новий план задачі виду:

Х = (х₁- θх_1j; х₂- θх_2j;...;х_m- θх_mj; θ;О;...;О), якому згідно з (2) відповідає таке значення функціонала:

F(Х) = F(Х₀)- θ(F_j-с_j).

Оскільки за умовою теореми F_j – с_j< 0 і θ > 0, то F(Х) > F(Х₀), що й потрібно було довести.

Якщо розглядається задача на відшукання мінімального значення цільової функції, то формулюється така теорема.

І Теорема 2. Якщо для деякого вектора А_j виконується умова F_] -с_j >0, то план Х₀ не є оптимальним і можна побуду­вати такий план X, для якого виконуватиметься нерівність F(Х)<F(Х₀).

Доведення аналогічне попередньому.

20.Симплексна таблиця для розв’язування задач лінійного програмування.

Припустимо, що перші m векторів стопчиків векторів обмежень є одиничні лінійно-незалежні, тоді перша симплексна таблиця задачі матиме вигляд:

***

У стовпці «Базис» записані змінні, що відповідають базисним векторам, а в стовпці «С_баз» — коефіцієнти функціонала відпові­дних базисних векторів. У стовпці «План» — початковий опор­ний план Х₀, в цьому ж стовпці в результаті обчислень отриму­ють оптимальний план. У стовпцях х_j(j = 1,n) записані коефіцієн­ти розкладу кожного j-го вектора за базисом.

В останьому стопчику таблиці записують симплексні відношення: θ_і= b_i/Q_ik, Q_ik>0

В останьому рядку таблиці записуються значення цільової функції в стопчику план та оцінки зміни в решті стопчиків.

21.Алгоритм симплексного методу задач лінійного програмування.

Алгоритм розв'язування задачі лінійного про­грамування симплекс-методом складається з п'яти етапів:

1. Зведення задачі до канонічної форми. Визначення початкового опорного плану задачі лінійного

програмування.

2. Побудова симплексної таблиці.

3. Перевірка опорного плану на оптимальність за допомогою оцінок ∆_j . Якщо всі оцінки задовольняють умову оптимальності, то визначений опорний план є оптимальним планом задачі. Якщо хоча б одна з оцінок ∆_j, не задовольняє умову оптимальності, то переходять до нового опорного плану або встановлюють, що оп­тимального плану задачі не існує.

4. Перехід до нового опорного плану задачі здійснюється ви­значенням розв'язувального елемента та розрахунками елементів нової симплексної таблиці.

5. Повторення дій, починаючи з п. 3.

Далі ітераційний процес повторюють, доки не буде визначено оптимальний план задачі.

У новій симплекс-таблиці спочатку заповнюють два перших стовпчики «Базис» і «С_баз», а решту елементів нової таблиці розраховують за розглянутими нижче правилами:

1. Кожний елемент розв'язувального (напрямного) рядка необхідно поділити на розв'язувальний елемент і отримані числа записати у відповідний рядок нової симплексної таблиці.

2. Розв'язувальний стовпчик у новій таблиці записують як одиничний з одиницею замість розв'язувального елемента.

3. Якщо в напрямному рядку є нульовий елемент, то від­повідний стовпчик переписують у нову симплексну таблицю

без змін.

4. Якщо в напрямному стовпчику є нульовий елемент, то від­повідний рядок переписують у нову таблицю без змін.

Усі інші елементи наступної симплексної таблиці розрахову­ють за правилом прямокутника.

Щоб визначити будь-який елемент нової таблиці за цим правилом, необхідно в попередній симплексній таблиці склас­ти умовний прямокутник, вершини якого утворюються такими числами:

1 — розв'язувальний елемент (число 1);

2 — число, що стоїть на місці елемента нової симплексної таблиці, який ми маємо розрахувати;

3 та 4 — елементи, що розміщуються в двох інших протилеж­них вершинах умовного прямокутника.

Необхідний елемент нової симплекс-таблиці визначають за такою формулою:

Число 1 • Число 2 - Число 3 • Число 4

Розв' язувальний елемент