Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Ноября 2013 в 19:08, шпаргалка
Работа содержит ответы на вопросы для экзамена (зачета) по "Математике"
Анализ задач ЛП может проводится путем сопоставления различных вариантов решений, а также с помощью анализа структуры каждого из номр. решений основываясь на свойствах двойственных оценок
20)Двойственный симплекс-метод
Алгоритм двойственного симплекс-метода
Этап 1
1) Просматриваем коэффициенты f-ой строки, если все они неотрицательные то переходим к пункту 1 этапа 2
2) если в f строке имеется отрицательный коэффициент то выделяем столбец содержащий этот коэффициент.
3) в выделенном столбце
отыскиваем отрицательное
4) вычисляют двойственное
отношение (отношение
5) с найденным разрешающим
элементом делают шаг
Этап 2.
1) Просматривают столбец свободных членов, если все элементы столбца неотрицательные то оптимальное решение достигнуто.
2) Если в столбце свободных
членов есть отрицательные
3) Разрешающий элемент
находят по наименьшему
4) С найденным разрешающим
элементом делают один шаг
обыкновенных жордановых
Замечание : что бы найти макс. ф-ии следует произвести замену
F(x) = -f(x) и искать минимум полученной ф-ии.
21)ШПАК
22. Постановка
и математическая модель
В m пунктов отправления А1, А2, …, Аm сосредоточен груз a1,a2,…,am.
Груз необходимо доставить потребителям B1,B2,…,Bn; спрос потребителей b1,b2,…,bn. Известна стоимость Cij перевозки ед. груза из i-того пункта отправления в j-ый пункт назначения. (i=1,m; j=1,n). Составить план перевозок, который полностью удовлетворяет спрос потребителей в грузе при этом суммарные транспортные издержки минимальны. Экономико-математическая модель (ТЗ)-транспортной задачи:, xij- кол-во единиц груза, которе необходимо доставить из i-того пункта отправления в j-тый пункты назначения. -матрица перевозок
Удельные транспортные расходы формируются в виде матрицы и называются матрицей тарифов. Транспортная задача представляется в виде таблицы которая называется распределительной или матричной моделью транспортной задачи. В Математической форме ограничительные условия ТЗ:
поставщики |
потребитель |
Запас груза, ai | |||
В1 |
В2 |
… |
Bn | ||
Затраты на перевозку ед. груза, доставка | |||||
А1 |
C11 x11 |
C12 x12 |
… |
C1n x1n |
a1 |
А2 |
C21 x21 |
C22 x22 |
… |
C2n x2n |
a2 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
Аn |
Cm1 xm1 |
Cm2 xm2 |
… |
Cmnxmn |
am |
потребность в грузе, bj |
b1 |
b2 |
… |
bn |
Цель транспортной задачи min-ть общие затраты на реализацию плана перевозок.
Среди множества решений системы (5.1) требуется найти такое решение при котором линейная функция (5.3) или f принимает min значение.
Будем называть план перевозок допустимым если он удовлетворяет условиям (5.1) и (5.2).
Допустимый план перевозок доставл-ийmin целевой ф-ии (5.3) наз-сяоптимальным.
23. Теорема о
существовании допустимого
Для того чтобы ТЗ имела допустимые планы необходимо и достаточно выполнение равенства:
(5.4)
24. Закрытая и открытая модели ТЗ. Теорема о ранге матрицы ТЗ.
Модель ТЗ называется закрытой если суммарный объем груза имеющийся у поставщиков равен суммарному спросу потребителей.
Если для транспортной задачи вып-ся одно из условий:
(5.6)
, то модель ТЗ называется открытой.
Для разрешимости ТЗ с открытой моделью необходимо преобразовать ее в закрытую. При выполнении 1-ого условия необходимо ввести фиктивный (n+1)-й пункт назначения , т.е. в матрице ТЗ появится дополнительный столбец. Тогда спрос фиктивного потребителя полагают равным не балансу.
Все тарифы полагаются одинаковыми, но чаще всего равными 0.
Аналогично при выполнении 2-ого условия вводится фиктивный поставщик запас груза у которого равен
Тарифы дополнительной строки распределительной таблицы =0. (
Теорема 5.2 (О ранге матрицы)
Ранг матрицы A ТЗ на 1 меньше числа уравнений r(A)=m+n-1
25. Построение
исходного опорного плана ТЗ.
Правило «северо-западного
Построение производится в распределительной таблице.
Если в плане перевозок перемен.хin а≠0, то это число записывается в клетку с адресом (i,k) и считаем ее занятой или базисной.
Если значение хik=0, то клетку оставляем свободной.
При этом число занятых опорных планом клеток в которые с теорем 5.2 должно быть равно m+n-1, а остальные m*n-(m+n-1)=(m-1)(n-1)
Правило северо-западного угла
Пользуясь табл. 5.1 будем распределять груз начиная с первой верхней клетки двигаясь от нее по строчке
В клетку (1.1) занесем меньшее из чисел
х11=min(а1, b1)
а1>b1→x11=b1
b1-полностью удовлетворен
в дальнейшем хi1=0 i=2,m
Двигаясь вправо по первой строке заносим в соседнюю клетку меньшее из чисел (a1-b1 и b2)
x12=min(a1-b1, b2)
Еслиa1-b1<b, то запасы 1 поставщика исчерпаны m 1 строка табл. в расчет не принимаем
Переходим к аналогичному 2 поставщику b1>a1
x11=min(b1,a1)=a1
при этом запас 1 поставщика будет исчерпан
x1k=0 k=2,n
1 строка из расчетов исключается
Переходим к распределению запасов 2 поставщика
Заполнив таким образом клетку (1,2) (2,1) переходим к загрузке сл. клетки по 2 строке или по 2 столбцу
процесс распределения по 2,3, стр. ( столб) аналогичен.до тех пор, пока не исчерпаются ресурсы послзапол. (m,n)
Пример. Составит план перевозок зерна А1, А2, А3, А4 в которых запасы составл. соот. 800, 700,1000,500тыс. перевезти на 3 элеватора В1, В2, В3 мощностью 1000, 1100, 900 тыс.ц Затраты на перевозку 1ц из прев. в табл.
Район |
Элеватор |
Запас | ||
В1 |
В2 |
В3 | ||
Затраты на перевозку | ||||
А1 |
3 |
5 |
6 |
800 |
А2 |
7 |
2 |
4 |
700 |
А3 |
4 |
3 |
5 |
1000 |
А4 |
6 |
4 |
7 |
500 |
Мощность элеватора |
1000 |
1100 |
900 |
3000 |
Закрытая модель
B1 |
B2 |
B3 |
ai | |
А1 |
800 3 |
5 |
6 |
800 |
А2 |
200 7 |
500 2 |
4 |
700 |
А3 |
4 |
600 3 |
400 5 |
1000 |
А4 |
6 |
4 |
500 7 |
500 |
bj |
1000 |
1100 |
900 |
f(x1)=3*800+7*200+2*500+3*600+
Правило минимального элемента
Просмотрев тарифы в заданной табл. и в первую очередь заполняется клетка с мин значением тарифа. При этом в клетку записывается макс возможное значение поставки. Из рассмотрения исключаем строку, соот. поставщику, запасы которого израсходованы.или столбец соот. потребителя, спрос которого полностью удовлетворен. Из оставшихся клеток слева выбираем клетку с найм. тарифом. Процесс распределения заканчивается когда все запасы исчерпаны, а спрос потребителя полностью удовлетворен. В результате получим опорный план, который должен содержать m+n-1 загруж. клеток. В процессе заполнения табл.могут одновременно исключатся строка и столбец, когда исчерпается запас груза и удовлетворен потребитель. То есть задача вырождается. В этом случае в свободную клетку необх. записывать число 0. Выполнить ноль-загрузку, условно считая, клетку занятой. Число 0 записывается в свободные клетки, которые не образуют цикла с ранее занятыми клетками.
Решим предшествующую задачу по правилу мин. элемента.
Найменшие затраты соот. маршруту – А2В2
В клетку (2,2) – х22=мин(700,1000)=700
2 строка в дальнешем в расчет не принимается, так как запас зерна 700 полностью доставлен.
найм. тарифы имеют клетки (1,1) и (3,2)
С11=С32=3
х11=мин(800,1000)=800
х32=мин(1000,1100-700)=400
С31=С23=С42=4
х31=(1000-800, 1000-400)=200
х33=мин(1000-400-200=400
х43=500
План Х2=3*800+2*700+4*200+3*
Х1=12100 де.ед .
26. Теорема о потенциалах. Алгоритм решения ТЗ методом потенциалов
В соответствии с введением понятиями потенциалов и с учетом связей двойственных задач каждому поставщику ограничение по запасам поставим в соответствие потенциал ui(i=1,m) , потребителю (ограничение по спросу) потенциал vj(j=1,n)
По теореме о потенциалах
будет соответствовать
Т.к. занятых клеток должно быть m+n-1 на 1меньше число потенциалов, для опред. чисел необ. решить систему из m+n-1 cm+nнеизв. сист. неопред.
Для того чтобы найти част.одному из потенциалов прид. произведение величину, тогда ост. опред. одноз (обычно =0)
Для исслед. плана на оптимальность по каждой свободной клетке проверяетс условие ui+ vj<Сij
Если хотя бы 1 своб. клетка не удовлетворяет своб. то опорный план не является оптимальным, но его можно улучшить за счет загрузки если таких клеток несколько то наибольшая перспектива для которой разность потенциалов наименьшая.
Sij=Cij-(ui+vj)<0
Для опорного плана перевозок, указ.условие оптим. не выполняется, то за счет загрузки план перевозок улучшается. Для наиболее перспективной свободной клетки строится замкнутый цикл с вершинами в загрузке клеток.
Вершинам этого цикла условно приписываются знаки свобод. клетки +, по часовой или протичасовой занятой клетке -, след.снова + и т.д.
Из поставок в клетках цикла выбирается наименьшее количество груза, которое перемещается по клеткам этого цикла: прибавляется к поставкам в положительным вершинам и вычитается в отрицательных.
В результате баланс цикла сохраняется.
Вывод: цикл представляет собой
замкнутую ломаную линию
Цикл вкл. 1 свободную клетку, остальные клетки цикла заняты. В цикле всегда четное число клеток. Для свободной клетки всегда можно построить ед. цикл.