Разделы презентаций


Методы оптимальных решений

Содержание

1. Введение 2. Линейное программирование.3. Определение опорного плана. Выпуклые множества. 4. Свойства решений задачи линейного программирования.5. Графический метод решения ЗЛП.6. Неединственность оптимального решения. 7. Симплексный метод решения ЗЛП. 8. Метод искусственного

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Методы оптимальных решений

Методы оптимальных решений

Слайд 21. Введение
2. Линейное программирование.
3. Определение опорного плана. Выпуклые множества.


4. Свойства решений задачи линейного программирования.
5. Графический метод решения ЗЛП.
6.

Неединственность оптимального решения.

7. Симплексный метод решения ЗЛП.

8. Метод искусственного базиса.

9. Двойственность в линейном программировании

10. Правила составления двойственных задач.

11. Транспортная задача.

12. Построение первоначального опорного плана.

13. Методы северо-западного угла и минимальной стоимости.

14. Метод потенциалов.

15. Открытая модель транспортной задачи.

1. Введение 2. Линейное программирование.3. Определение опорного плана. Выпуклые множества. 4. Свойства решений задачи линейного программирования.5. Графический

Слайд 3 Введение
Данный курс охватывает достаточно обширный круг математических методов

и моделей, в том числе и моделей оптимизации, которые нашли

широкое применение в экономической науке.
Введение 	Данный курс охватывает достаточно обширный круг математических методов и моделей, в том числе и моделей

Слайд 4 Например, в модели поведения потребителя предполагается, что он ищет максимум

полезности.
Модели фирмы основаны на предпосылке максимума прибыли для предпринимателя.

Например, в модели поведения потребителя предполагается, что он ищет максимум полезности. 	Модели фирмы основаны на предпосылке максимума

Слайд 5 Модели рынка - на предпосылке оптимальных стратегий участников обмена.
Модели

общего равновесия – на предпосылке цен оптимального плана.

Модели воспроизводства – на предпосылке оптимального роста.

Модели рынка - на предпосылке оптимальных стратегий участников обмена. 	Модели общего равновесия – на предпосылке цен оптимального

Слайд 6 При изучении дисциплины
“ ЭММ и модели “ особое внимание

уделяется не только изучению известных моделей и методов моделирования, но

и анализу этих моделей, применению их на практике с учетом конкретных условий.
При изучении дисциплины 	“ ЭММ и модели “ особое внимание уделяется не только изучению известных моделей и

Слайд 7 Экономико-математическое моделирование, является одним из эффективных

методов описания сложных социально-экономических объектов и процессов, позволяющих овладеть искусством

принятия управленческих и инвестиционно-финансовых решений, распределения и оптимизации ресурсов, анализа и обработки данных и прогнозирования последствий.
Экономико-математическое моделирование, является одним из эффективных методов описания сложных социально-экономических объектов и процессов,

Слайд 8Экономико-математические методы- обобщающее название комплекса экономических и математических научных дисциплин,

объединенных для изучения социально-экономических систем и процессов.

Экономико-математические методы- обобщающее название комплекса экономических и математических научных дисциплин, объединенных для изучения социально-экономических систем и процессов.

Слайд 9 Раздел математики, который занимается решением задач о нахождении

экстремума функции на множествах, определяемых линейными или нелинейными ограничениями, называется

математическим программированием.
Раздел математики, который занимается решением задач о нахождении экстремума функции на множествах, определяемых линейными или

Слайд 10 Математическое программирование включает такие разделы как

линейное

программирование
нелинейное программирование
динамическое программирование
теория игр.

Математическое программирование включает такие разделы как  линейное программирование  нелинейное программирование  динамическое программирование

Слайд 11Линейное программирование. Разработка моделей линейного программирования.

Линейное программирование. Разработка моделей линейного программирования.

Слайд 12Линейное программирование- это наука о методах исследования и отыскания наибольшего

и наименьшего значений линейной функции ( которую будем называть целевой

функцией) на неизвестные которой наложены линейные ограничения.
Линейное программирование- это наука о методах исследования и отыскания наибольшего и наименьшего значений линейной функции ( которую

Слайд 13 Разработка моделей линейного программирования включает следующие основные этапы:


- определение переменных задачи,

-представление ее ограничений в виде линейных уравнений или неравенств;
- задание линейной целевой функции подлежащей минимизации или максимизации.
Разработка моделей линейного программирования включает следующие основные этапы:    - определение переменных задачи,

Слайд 14Задача технического контроля

Задача технического контроля

Слайд 15В ОТК некоторой фирмы работают контролеры 1 и 2 разрядов.

Норма выработки ОТК за 8 часовой рабочий день составляет неменее

1800 изделий. Контролер 1 разряда проверяет
25 изд./час , причем не ошибается в 98% случаев. Контролер 2 разряда проверяет
15 изд./час, его точность- 95%. Заработная плата контролера 1 разряда равна
4 д.е./час, контролер 2 разряда получает 3. д.е./час. При каждой ошибке контролера фирма несет убыток в размере 2 д.е.

В ОТК некоторой фирмы работают контролеры 1 и 2 разрядов. Норма выработки ОТК за 8 часовой рабочий

Слайд 16Фирма может использовать 8 контролеров 1 разряда и 10 контролеров

2 разряда. Руководство фирмы хочет определить оптимальный состав ОТК, при

котором общие затраты на контроль будут минимальны.
Фирма может использовать 8 контролеров 1 разряда и 10 контролеров 2 разряда. Руководство фирмы хочет определить оптимальный

Слайд 17Задача составления рациона

Задача составления рациона

Слайд 19 Общей задачей линейного программирования называется задача, которая

состоит в определении max (min) значения функции
при условиях

Общей задачей линейного программирования называется задача, которая состоит в определении max (min) значения функциипри

Слайд 20при линейных ограничениях:

при линейных ограничениях:

Слайд 21Стандартной (симметричной) задачей ЛП наз-ся задача , которая состоитв определении

оптимального значения функции
при условиях

Стандартной (симметричной) задачей ЛП наз-ся задача , которая состоитв определении оптимального значения функциипри условиях

Слайд 23 Основной (или канонической) задачей линейного программирования называется задача, которая

состоит в определении оптимального значения функции





при выполнении условий

Основной (или канонической) задачей линейного программирования называется задача, которая состоит в определении оптимального значения функции при

Слайд 25 Совокупность чисел





удовлетворяющих ограничениям задачи называется допустимым решением (или планом).

Совокупность чисел      удовлетворяющих ограничениям задачи  называется допустимым решением (или

Слайд 26 Оптимальным решением ЗЛП называют допустимое решение



при котором целевая функция принимает максимальное или минимальное значение.

Оптимальным решением ЗЛП называют допустимое решение 	  при котором целевая функция принимает максимальное или

Слайд 27Совокупность чисел



удовлетворяющих условию




наз-ся оптимальным
Совокупность чисел удовлетворяющих  условию

Слайд 29Замена неравенств уравнениями

Замена неравенств уравнениями

Слайд 30Каждому решению





неравенства



(1)
Каждому решению            неравенства

Слайд 31соответствует единственное решение


уравнения

(2)


и неравенства (3)
соответствует единственное решение

Слайд 32И наоборот каждому решению

уравнения (2) и неравенства

(3)
соответствует единственное решение


неравенства (1)

И наоборот каждому решению   уравнения (2) и неравенства (3)соответствует единственное решение   неравенства (1)

Слайд 37Векторная форма записи задачи линейного программирования.

Векторная форма записи  задачи линейного программирования.

Слайд 38Минимизировать линейную функцию




при ограничениях




(*) , ,


где ,
Минимизировать линейную функцию        при ограничениях

Слайд 40Матричная форма записи задачи линейного программирования.

Матричная форма записи задачи линейного программирования.

Слайд 41Минимизировать линейную функцию
при ограничениях

где

- матрица-строка,



матрица-системы
Минимизировать линейную функциюпри ограничениях

Слайд 42 матрица-столбец
матрица-столбец

матрица-столбецматрица-столбец

Слайд 43Определение опорного плана. Выпуклые множества.

Определение опорного плана. Выпуклые множества.

Слайд 44 План

называется опорным, если векторы

, входящие в разложение (*) с положительными коэффициентами являются линейно независимыми.

План              называется

Слайд 45Выпуклые множества
Пусть на плоскости заданы

две
точки


определяющие отрезок

Выпуклые множестваПусть на плоскости      заданы дветочки

Слайд 47 Точка ,для которой выполняется условие

,

где , ,

называется выпуклой линейной комбинацией
точек .


Точка   ,для которой выполняется условие

Слайд 48Точки называются угловыми или


крайними точками отрезка

.

Угловая точка не может быть
представлена как выпуклая линейная
комбинация двух других точек отрезка.

Точки       называются угловыми или крайними точками отрезка

Слайд 49
Пусть имеется точек


-мерного пространства, то точка – выпуклая линейная комбинация, если выполняется условие
Пусть имеется    точек

Слайд 50 Множество точек называется выпуклым, если оно вместе с

любыми двумя точками содержит и отрезок их соединяющий.

Множество точек называется выпуклым, если оно вместе с любыми двумя точками содержит и отрезок их

Слайд 51 Геометрический смысл:
Множеству вместе с его

двумя произвольными точками полностью принадлежит и прямолинейный отрезок, их соединяющий.

Геометрический смысл:  Множеству вместе с его двумя произвольными точками полностью принадлежит и прямолинейный отрезок,

Слайд 52 Точка множества называется граничной, если любой шар сколь угодно

малого радиуса с центром в этой точке содержит как точки

принадлежащие множеству, так и точки не принадлежащие ему.
Граничные точки множества образуют его границу.
Замкнутое - множество, содержащее все свои граничные точки.

Точка множества называется граничной, если любой шар сколь угодно малого радиуса с центром в этой точке

Слайд 53В треугольнике угловые точки –вершины.
Угловые точки круга- точки окружности,

которая его ограничивает.
Выпуклое множество может иметь конечное или бесконечное число

угловых точек.
В треугольнике  угловые точки –вершины.Угловые точки круга- точки окружности, которая его ограничивает.Выпуклое множество может иметь конечное

Слайд 54 Выпуклый многоугольник - выпуклое замкнутое ограниченное множество на

плоскости, имеющее конечное число угловых точек.
Опорная прямая выпуклого

многоугольника - прямая, имеющая с многоугольником расположенным по одну сторону от ее, хотя бы одну общую точку.

Выпуклый многоугольник - выпуклое замкнутое ограниченное множество на плоскости, имеющее конечное число угловых точек.

Слайд 56Свойства решений задачи линейного программирования.

Свойства решений задачи линейного программирования.

Слайд 57 Теорема 1:
Множество всех планов задачи линейного программирования

выпукло.

Теорема 1: Множество всех планов задачи линейного программирования выпукло.

Слайд 58 Теорема 2:
Линейная функция задачи линейного программирования

достигает своего оптимального значения в угловой вершине многоугольника решений. Если

линейная функция принимает оптимальное значение более, чем в одной угловой точке, то она достигает того же значения в любой точке, являющейся выпуклой линейной комбинацией этих точек.
Теорема 2:   Линейная функция задачи линейного программирования достигает своего оптимального значения в угловой вершине

Слайд 59 Теорема 3:
Если известно, что система векторов




в разложении

линейно независима и

такова, что,

где все , то точка является
угловой точкой многоугольника решений.
– n-мерный вектор; n-k – компонент 0.
Теорема 3: Если известно, что система векторов        в

Слайд 60 Теорема 4:
Если

– угловая точка
многоугольника решений, то векторы в
разложении, соответствующие
положительным , являются линейно
независимыми.
Теорема 4:  Если

Слайд 61Следствие 1:
Так как векторы

имеют размерность

, то угловая точка многоугольника решений имеет не более чем положительных компонент

Следствие 1: Так как векторы         имеют размерность

Слайд 62Следствие 2:
Каждой угловой точке многоугольника
решений соответствует




линейно независимых векторов системы

Следствие 2:Каждой угловой точке многоугольникарешений соответствует       линейно независимых векторов системы

Слайд 63Графический метод решения ЗЛП.

Графический метод решения ЗЛП.

Слайд 64 Графический метод основан на геометрической интерпретации задачи линейного

программирования.

Графический метод основан на геометрической интерпретации задачи линейного программирования.

Слайд 65Найти минимальное решение функции

Найти минимальное решение функции

Слайд 66 Предположим, что эта система совместна (имеет хотя бы

одно решение) и ее многоугольник решений ограничен. Линейная функция

при фиксированных значениях является уравнением прямой .
Предположим, что эта система совместна (имеет хотя бы одно решение) и ее многоугольник решений ограничен.

Слайд 67 Построим многоугольник решений системы ограничений и график линейной

функции

. Тогда задачу линейного программирования можно сформулировать так: найти точку многоугольника решений, в которой прямая
опорная и функция при этом достигает минимума.
Построим многоугольник решений системы ограничений и график линейной функции

Слайд 68 Значения

возрастают в

направлении

,

поэтому прямую передвигаем


параллельно самой себе в направлении
Значения

Слайд 70 Прямая становится опорной в (∙) и

.
min значение функция принимает
в (∙)

, координаты которой находим,
решая систему уравнений прямых AE и ED.
Прямая становится опорной в (∙)   и   .min значение функция принимает в

Слайд 75Неединственность оптимального решения. Неограниченный оптимум.

Неединственность оптимального решения. Неограниченный оптимум.

Слайд 76 Неединственность оптимального решения.
Для некоторых задач линейного

программирования может существовать несколько допустимых решений со значением целевой функции

равной оптимальному значению задачи. В таких случаях все эти допустимые решения оптимальны и говорят, что задача линейного программирования имеет альтернативные оптимальные решения.
Неединственность оптимального решения.  Для некоторых задач линейного программирования может существовать несколько допустимых решений со

Слайд 77 Неограниченный оптимум.
Для некоторых задач линейного
программирования

не существует оптимального
решения, то есть для любого допустимого
решения

можно найти другое допустимое
решение, которому соответствует лучшее
значение целевой функции.
В этом случае удаление от начала координат
вызывает рост целевой функции и
если не существует конечного оптимума,
говорят что задача линейного
программирования имеет неограниченный
оптимум.
Неограниченный оптимум.  Для некоторых задач линейного программирования не существует оптимального решения, то есть для

Слайд 78 На практике такая ситуация не встречается, так как

иначе можно было бы получить бесконечный доход при конечном запасе

ресурсов.
Если в практической задаче такое решение получено, это значит, что на этапе построения модели пропущено одно (или несколько) из ограничений.
На практике такая ситуация не встречается, так как иначе можно было бы получить бесконечный доход

Слайд 79Симплексный метод решения ЗЛП.

Симплексный метод решения ЗЛП.

Слайд 80На предприятии, в состав которого
входят 4 производственных цеха,
изготовляются два изделия.
Производственные

мощности цехов (в
часах) в расчете на сутки соответственно
составляют: 12, 8,

16, 12.
Нормы времени, необходимого для
изготовления единицы изделия №1 и №2
в соответствующих цехах, приведем в
таблице.

На предприятии, в состав котороговходят 4 производственных цеха,изготовляются два изделия.Производственные мощности цехов (вчасах) в расчете на сутки

Слайд 82Прибыль от продажи единицы изделия №1 составляет 2 тыс.ед, а

единицы изделия №2 составляет 3 тыс.ед. Следует выбрать тот из

возможных вариантов производственного плана, при котором обеспечивается max прибыль
Прибыль от продажи единицы изделия №1 составляет 2 тыс.ед, а единицы изделия №2 составляет 3 тыс.ед. Следует

Слайд 84Табличный симплексный метод

Табличный симплексный метод

Слайд 85 Из свойств решений задачи ЛП следует, что существует

такая угловая точка (вершина) многогранника решений, в которой целевая функция

достигает своего наибольшего (наименьшего) значения.
Из свойств решений задачи ЛП следует, что существует такая угловая точка (вершина) многогранника решений, в

Слайд 86 Каждой угловой точке многогранника решений соответствует опорный план,

а каждый опорный план определяется системой m линейно независимых векторов,

содержащихся в данной системе из n векторов .
Каждой угловой точке многогранника решений соответствует опорный план, а каждый опорный план определяется системой m

Слайд 87 Для отыскания оптимального плана необходимо исследовать только опорные

планы. Количество опорных планов, содержащихся в данной задаче, определим через


Для отыскания оптимального плана необходимо исследовать только опорные планы. Количество опорных планов, содержащихся в данной

Слайд 89Условие оптимальности опорного плана.
1.При решении задачи ЛП, решаемой на отыскание

минимального значения целевой функции, неравенства

являются условием оптимальности
Условие оптимальности опорного плана.	1.При решении задачи ЛП, решаемой на отыскание минимального значения целевой функции, неравенства

Слайд 90 Если для некоторых

j,

то можно перейти от исходного плана к новому опорному, при котором значение целевой функции будет меньше, чем предыдущее. Этот переход осуществляется исключением из исходного базиса какого-нибудь вектора и введением в базис нового.

Если      для некоторых j,

Слайд 91

2. При решении задачи ЛП, решаемой на отыскание максимального значения

целевой функции, неравенства

являются условием оптимальности




2. При решении задачи ЛП, решаемой на отыскание максимального значения целевой функции, неравенства

Слайд 92 Если для некоторых j,

то можно перейти от исходного плана к новому опорному, при

котором значение целевой функции будет больше, чем предыдущее. Этот переход осуществляется исключением из исходного базиса какого-нибудь вектора и введением в базис нового.
Если     для некоторых j, то можно перейти от исходного плана к

Слайд 93 Неединственность оптимума.
Если в оптимальной таблице небазисный

вектор имеет нулевую оценку, то задача ЛП будет иметь неединственное

решение. Можно перейти к другой оптимальной таблице с другим решением, но значение целевой функции будет оставаться прежним. График целевой функции параллелен той прямой, на которой лежит точка min или max.
Неединственность оптимума.  Если в оптимальной таблице небазисный вектор имеет нулевую оценку, то задача ЛП

Слайд 94 Неограниченность оптимума.

Говорят, что задача

ЛП имеет неограниченный оптимум, если у нее нет конечного оптимального

решения.
В таком случае
(для задачи максимизации),

(для задачи минимизации).

Неограниченность оптимума.   Говорят, что задача ЛП имеет неограниченный оптимум, если у нее нет

Слайд 95 Вырожденность и зацикливание
При рассмотрении симплекс-метода предполагаем,

что все . Если какое-то

, то такой план задачи в качестве базисной переменной содержит нулевое значения, т.к. план называется вырожденным.
Вырожденность и зацикливание  При рассмотрении симплекс-метода предполагаем, что все     .

Слайд 96Правило для устранения зацикливания
Если на каком-либо этапе расчета

возникает неопределенность в выборе разрешающей строчки, т.е. 2 и более

одинаковых min отношений, то следует выбрать ту строку, для которой отношение элементов следующего столбца к разрешающему является наименьшим. Если снова оказываются равными минимальные отношения, то выбирают следующий столбец и так до тех пор, пока разрешающая строка не определится однозначно.
Правило для устранения зацикливания  Если на каком-либо этапе расчета возникает неопределенность в выборе разрешающей строчки, т.е.

Слайд 97Двойственный симплекс-метод.

Двойственный  симплекс-метод.

Слайд 98Двойственный симплекс-метод заключается в построении оптимального недопустимого плана с последующим

преобразованием его в допустимый, не нарушая оптимальности

Двойственный симплекс-метод заключается в построении оптимального недопустимого плана с последующим преобразованием его в допустимый, не нарушая оптимальности

Слайд 99Алгоритм двойственного симплекс-метода.

Алгоритм двойственного симплекс-метода.

Слайд 1001. Выбирают разрешающую строку по наибольшему по абсолютной величине отрицательному

элементу столбца правых частей.

1. Выбирают разрешающую строку по наибольшему по абсолютной величине отрицательному элементу столбца правых частей.

Слайд 1012.Выбирают разрешающий столбец по наименьшему по абсолютной величине отношению элементов

строки к отрицательным элементам разрешающей строки

2.Выбирают разрешающий столбец по наименьшему по абсолютной величине отношению элементов строки    к отрицательным элементам

Слайд 1023.Пересчитывают симплексную таблицу по правилам обычного симплекс-метода.

3.Пересчитывают симплексную таблицу по правилам обычного симплекс-метода.

Слайд 1034. Решение проверяют на оптимальность. Признаком получения допустимого оптимального решения

является отсутствие в столбце правых частей отрицательных элементов.

4. Решение проверяют на оптимальность. Признаком получения допустимого оптимального решения является отсутствие в столбце правых частей отрицательных

Слайд 104Замечания

Замечания

Слайд 1051.Если в разрешающей строке нет ни одного отрицательного элемента, задача

неразрешима.

2.Если ограничения задачи заданы неравенствами типа «≥», двойственный симплекс-метод позволяет

избавиться от необходимости введения искусственных переменных.
1.Если в разрешающей строке нет ни одного отрицательного элемента, задача неразрешима.2.Если ограничения задачи заданы неравенствами типа «≥»,

Слайд 106Метод искусственного базиса.

Метод искусственного базиса.

Слайд 107 Этот метод применяется в тех случаях, когда система

ограничений содержит неравенство типа «≥» или равенство и при этом

явно не видно базисных векторов
Этот метод применяется в тех случаях, когда система ограничений содержит неравенство типа «≥» или равенство

Слайд 108 Если ограничения задачи ЛП можно преобразовать к виду


,
то всегда существует базис из единичных векторов.
Существуют задачи ЛП, которые имеют решения, но не имеют единичных векторов и ограничения не приводятся к указанному виду. В этом случае для решения задач применяется метод искусственного базиса.
Если ограничения задачи ЛП можно преобразовать к виду

Слайд 109Найти

при ограничениях


Найти при ограничениях

Слайд 110Где

и система ограничений не содержит единичную матрицу.

Чтобы получить единичную матрицу к каждому равенству прибавим по одной переменной
,
которые назовем искусственными и рассмотрим расширенную задачу
Где           и система ограничений не содержит единичную

Слайд 111Найти







Величина M достаточно большое положительное число.

Найти   Величина M достаточно большое положительное число.

Слайд 112Найти

при ограничениях


Найти при ограничениях

Слайд 113Найти







Величина M достаточно малое отрицательное число.

Найти   Величина M достаточно малое отрицательное число.

Слайд 114 Для отыскания оптимального плана исходной задачи используют теорему:


если в оптимальном плане



расширенной задачи искусственные
переменные ,то план

является оптимальным планом для исходной задачи.
Для отыскания оптимального плана исходной задачи используют теорему:   если в оптимальном плане

Слайд 115 Применение симплекс-метода к расширенной задаче обеспечивает построение плана,

в котором все искусственные переменные равны нулю.
Если

первоначальная задача не обладает планами, то оптимальное решение расширенной задачи содержит, по крайней мере, хотя бы одну положительную искусственную переменную.
Применение симплекс-метода к расширенной задаче обеспечивает построение плана, в котором все искусственные переменные равны нулю.

Слайд 116Двойственность в линейном программировании.

Двойственность в линейном программировании.

Слайд 117 С каждой ЗЛП тесно связана другая линейная задача, называемая

двойственной.

С каждой ЗЛП тесно связана другая линейная задача, называемая двойственной.

Слайд 118 Экономическая интерпретация
этих задач следующая:

- исходная задача: сколько и какой продукции

, необходимо
произвести, чтобы при заданных
стоимостях единицы продукции и размерах имеющихся ресурсов

максимизировать выпуск продукции в
стоимостном выражении;
Экономическая интерпретация  этих задач следующая:  - исходная задача: сколько и какой продукции

Слайд 119- двойственная задача: какова должна
быть цена единицы каждого из

ресурсов,
чтобы при заданных количествах ресурсов
и величинах стоимости единицы

продукции
минимизировать общую стоимость
затрат
- двойственная задача: какова должна быть цена единицы каждого из ресурсов,чтобы при заданных количествах ресурсов  и

Слайд 120 Первоначальный опорный план
составляется, так же как и

при решении ЗЛП
симплекс-методом. Обозначим через


количество единиц j-й продукции.

За единицу стоимости ресурсов примем
единицу стоимости выпускаемой продукции.
Обозначим через стоимость единицы
i-го ресурса.
Первоначальный опорный план составляется, так же как и при решении ЗЛП симплекс-методом. Обозначим через

Слайд 121Тогда стоимость всех затраченных
ресурсов, идущих на изготовление
единицы j-й продукции равна






где - количество единиц i-го ресурса,
которое

идет на производства 1ед. j-ой
продукции



Тогда стоимость всех затраченныхресурсов, идущих на изготовлениеединицы j-й продукции равна где    - количество единиц

Слайд 122
Стоимость затраченных ресурсов не
может быть меньше стоимости
окончательного продукта

Стоимость затраченных ресурсов неможет быть меньше стоимостиокончательного продукта

Слайд 123 Стоимость всех имеющихся ресурсов
выразится величиной

Стоимость всех имеющихся ресурсоввыразится величиной

Слайд 124 Итак, двойственную задачу сформулируем следующим образом:
найти

вектор



который удовлетворяет ограничениям
Итак, двойственную задачу сформулируем следующим образом:  найти вектор

Слайд 126и вектор


доставляет минимальное значение
линейной функции

и вектор            доставляет минимальное значениелинейной функции

Слайд 127
Каждая из задач двойственной пары
фактически является ЗЛП и

может
быть решена независимо одна от другой.
Однако при определении

симплексным
методом оптимального плана одной из
задач тем самым находится решение и
другой задачи.
Каждая из задач двойственной парыфактически является ЗЛП и может быть решена независимо одна от другой.

Слайд 128 Связь между оптимальными планами пары двойственных задач устанавливает

Теорема двойственности:
Если из пары двойственных задач одна обладает

оптимальным планом, то и другая имеет решение, причем для экстремальных значений линейных функций выполняется соотношение

Если линейная функция одной из задач неограниченна, то другая не имеет решения.
Связь между оптимальными планами пары двойственных задач устанавливает Теорема двойственности:  Если из пары двойственных

Слайд 129Правила составления двойственных задач.

Правила составления двойственных задач.

Слайд 130 1. Целевая функция исходной задачи задается на максимум,

целевая функция двойственной – на минимум.

1. Целевая функция исходной задачи задается на максимум, целевая функция двойственной – на минимум.

Слайд 1312. Матрица , составленная из
коэффициентов (при неизвестных в

системе


ограничениях) при неизвестных в исходной
задаче, и матрица получаются друг из
друга транспонированием.
2. Матрица   , составленная изкоэффициентов (при неизвестных в системе

Слайд 132 3. Число переменных ( ) в двойственной задаче

равно числу ограничений исходной задачи. Число ограничений двойственной задачи равно

числу переменных исходной задачи.
3. Число переменных (  ) в двойственной задаче равно числу ограничений исходной задачи. Число ограничений

Слайд 1334. Коэффициентами при неизвестных в целевой функции двойственной задачи являются

правые части системы ограничений исходной задачи.
Правыми частями

в системе ограничений двойственной задачи являются коэффициенты при неизвестных целевой функции исходной задачи.
4. Коэффициентами при неизвестных в целевой функции двойственной задачи являются правые части системы ограничений исходной задачи.

Слайд 1345. Если переменная исходной задачи может принимать

только положительные значения, то j – ое условие двойственной задачи

является неравенством вида ≥.
5. Если переменная    исходной задачи может принимать только положительные значения, то j – ое

Слайд 1356.Если переменная может принимать как положительные так

и отрицательные значения, то j – ое ограничение у двойственной

задачи представляет собой уравнение.
6.Если переменная    может принимать как положительные так и отрицательные значения, то j – ое

Слайд 1367. Если i - ое ограничение исходной задачи является неравенством

вида «≤», то двойственной задачи может принимать

только положительное значение.
Если i - ое ограничение исходной задачи является равенством, то двойственной задачи может принимать как положительные, так и отрицательные значения.
7. Если i - ое ограничение исходной задачи является неравенством вида «≤», то    двойственной

Слайд 1378. Если исходная задача имеет ограничения вида «≤» и все

, то двойственная задача имеет

ограничения «≥», и все .
Если в исходной задаче встречаются неравенства разного вида, то их приводят к виду «≤».
8. Если исходная задача имеет ограничения вида «≤» и все      , то

Слайд 138 Геометрическая интерпретация двойственной задачи.
Если число переменных в

прямой и двойственной задачах, образующих данную пару, равно двум, то,

используя геометрическую интерпретацию ЗЛП, можно легко найти решение данной пары задач.
Геометрическая интерпретация двойственной задачи.  Если число переменных в прямой и двойственной задачах, образующих данную пару,

Слайд 139 При этом имеет место один из следующих трех взаимно

исключающих друг друга случаев:
1.Обе задачи имеют планы
2.План имеет только одна

задача
3.Для каждой задачи двойственной пары множество планов пусто
При этом имеет место один из следующих трех взаимно исключающих друг друга случаев:1.Обе задачи имеют планы2.План

Слайд 140
Транспортная задача.

Транспортная задача.

Слайд 141Пусть однородный продукт, сосредоточенный в m отправления в количествах

единиц, необходимо доставить в каждый из n пунктов назначения в количествах единиц. Стоимость перевозки единицы продукта из -го пункта отправления в -й пункт назначения равна и известна для всех комбинаций .
Пусть однородный продукт, сосредоточенный в m отправления в количествах

Слайд 142 Пусть – количество продукта, перевозимого

по маршруту . Задача заключается в

определении таких величин для всех маршрутов , при которых суммарная стоимость перевозок минимальна.

Пусть    – количество продукта, перевозимого по маршруту     .

Слайд 143Матрица планирования

Матрица планирования

Слайд 145Математическая модель транспортной задачи сводится к минимизации целевой функции, выражающей

суммарные затраты на перевозку всего груза





Математическая модель транспортной задачи сводится к минимизации целевой функции, выражающей суммарные затраты на перевозку всего груза

Слайд 146Систему ограничений получаем из следующих условий задачи:
1. Все грузы должны

быть вывезены, т.е.


2. Все потребности должны быть удовлетворены, т.е.

Систему ограничений получаем из следующих условий задачи:1. Все грузы должны быть вывезены, т.е.

Слайд 148Это есть задача ЛП с

уравнениями и


неизвестными.

В рассмотренной модели предполагается, что суммарные запасы равны суммарным потребностям



Такая модель называется закрытой



Это есть задача ЛП с        уравнениями и

Слайд 149Теорема. Любая транспортная задача, у которой

,

имеет решение.
Теорема. Любая транспортная задача, у которой

Слайд 150Построение первоначального опорного плана.

Построение первоначального опорного плана.

Слайд 151При решении задач ЛП итерационный процесс по описанию оптимального плана

начинают с определения опорного плана.

При решении задач ЛП итерационный процесс по описанию оптимального плана начинают с определения опорного плана.

Слайд 152В общем случае система ограничений
должна содержать

линейно-
независимых уравнений, значит
невырожденный опорный план

транспортной
задачи содержит положительных
компонент или перевозок, т.е. в матрице
значений компонент положительными являются
только , а остальные равны 0
В общем случае система ограничений должна содержать        линейно-независимых уравнений, значит

Слайд 153Клетки в таблице матрицы планирования, в которых находятся отличные от

0 перевозки, называются занятыми, остальные незанятыми. Занятые клетки соответствуют базисным

неизвестным и для невырожденного опорного плана их должно быть m+n-1.
Клетки в таблице матрицы планирования, в которых находятся отличные от 0 перевозки, называются занятыми, остальные незанятыми. Занятые

Слайд 154Опорность плана заключается в его ацикличности (это ситуация, при которой

нельзя построить замкнутый многоугольник или цикл, все вершины которого будут

лежать в занятых клетках).
Опорность плана заключается в его ацикличности (это ситуация, при которой нельзя построить замкнутый многоугольник или цикл, все

Слайд 155Циклом называется набор клеток, в котором две и только две

соседние клетки расположены в одном столбце или в одной строке

таблице, причем последняя клетка находится в той же строке или столбце, что и первая.
Циклом называется набор клеток, в котором две и только две соседние клетки расположены в одном столбце или

Слайд 156Построение циклов начинают с какой-либо занятой клетки и переходят по

столбцу (строке) к другой занятой клетке, в которой делают поворот

под прямым углом и движутся по строке (столбцу) к следующей занятой клетке и т.д., пытаясь возвратиться к первоначальной клетке.
Построение циклов начинают с какой-либо занятой клетки и переходят по столбцу (строке) к другой занятой клетке, в

Слайд 157Клетки, в которых происходит поворот под прямым углом, определяют вершины

цикла.

Клетки, в которых происходит поворот под прямым углом, определяют вершины цикла.

Слайд 158Если план транспортной задачи содержит более m+n-1 занятых клеток, он

не является опорным, т.к. ему соответствует линейно-зависимая система векторов.
В этом

случае в таблице всегда можно поставить замкнутый цикл, с помощью которого всегда уменьшают число занятых клеток до m+n-1.
Если план транспортной задачи содержит более m+n-1 занятых клеток, он не является опорным, т.к. ему соответствует линейно-зависимая

Слайд 159Если к занятым клеткам, определяющим опорный невырожденный план, а значит

и цикличный, присоединить какую-либо незанятую клетку, то план становится не

опорным, появляется единственный цикл, все вершины которого за исключением одной, лежат в занятых клетках.
Если к занятым клеткам, определяющим опорный невырожденный план, а значит и цикличный, присоединить какую-либо незанятую клетку, то

Слайд 160Метод Северо-западного угла. Метод минимальной стоимости (элемента).

Метод Северо-западного угла. Метод минимальной стоимости (элемента).

Слайд 161ПРИМЕР. В резерве трех железнодорожных станций A, B, C находятся

соответственно 60, 80, 100 вагонов. Составить оптимальный план перегона этих

вагонов к 4-ем пунктам погрузки хлеба, если пункту №1 необходимо 40 вагонов, №2 – 60, №3 – 80, №4 – 60. Стоимость перегонов одного вагона со станции A в в указанные пункты соответственно равны 1, 2, 3, 4 ден.ед., со станции B – 4, 3, 2, 0 ден.ед. и со станции C – 0, 2, 2, 1 ден.ед..
ПРИМЕР. В резерве трех железнодорожных станций A, B, C находятся соответственно 60, 80, 100 вагонов. Составить оптимальный

Слайд 163Получили опорный план, т.к.

.



Получили опорный план, т.к.

Слайд 164Общая стоимость составленного плана:
Z=40·1+20·2+40·3+40·2+40·2+60·1=

=40+40+120+80+80+60=420
Это не оптимальное решение.

Общая стоимость составленного плана:   Z=40·1+20·2+40·3+40·2+40·2+60·1=     =40+40+120+80+80+60=420	Это не оптимальное решение.

Слайд 165Если при составлении опорного плана учитывать стоимость перевозки единицы груза,

то очевидно, что план будет ближе к оптимальному.

Если при составлении опорного плана учитывать стоимость перевозки единицы груза, то очевидно, что план будет ближе к

Слайд 166Метода минимальной стоимости.

Метода минимальной стоимости.

Слайд 167Суть метода минимальной стоимости (элемента) заключается в том, что из

всей таблицы стоимостей выбирают наименьшую, и в клетку, которая ему

соответствует, помещают меньшее из чисел и .
Суть метода минимальной стоимости (элемента) заключается в том, что из всей таблицы стоимостей выбирают наименьшую, и в

Слайд 168Затем из рассмотренного исключают либо строку, соответствующую поставщику, запасы которого

полностью израсходованы, либо столбец, соответствующий потребителю, потребности которого полностью удовлетворены,

либо и строку и столбец. Затем из оставшейся части опять выбирают наименьшую стоимость и процесс распределения запасов продолжают, пока все запасы не будут распределены, а потребности удовлетворены.
Затем из рассмотренного исключают либо строку, соответствующую поставщику, запасы которого полностью израсходованы, либо столбец, соответствующий потребителю, потребности

Слайд 169Итак, опорный план трансформированной задачи построен, теперь надо из него

получит оптимальный. Можно было получить оптимальный план используя симплекс-метод, но

в нашем случае симплексная таблица будет содержать mn неизвестных, что приведет к громоздким вычислениям.
Итак, опорный план трансформированной задачи построен, теперь надо из него получит оптимальный. Можно было получить оптимальный план

Слайд 170Поэтому для нахождения оптимального плана транспортной задачи используют другие методы,

самый распространенный из которых метод потенциалов.

Поэтому для нахождения оптимального плана транспортной задачи используют другие методы, самый распространенный из которых метод потенциалов.

Слайд 171Метод потенциалов.

Метод потенциалов.

Слайд 172Если решение транспортной задачи является оптимальным, то ему соответствует система

из чисел

и удовлетворяющих условиям

Если решение транспортной задачи является оптимальным, то ему соответствует система из

Слайд 173Для того чтобы план был оптимальным, необходимо выполнение следующих условий:
1)

для каждой занятой клетки сумма потенциалов должна быть равно стоимости

единицы перевозки, стоящей в этой клетке;
2) для каждой незанятой клетки сумма потенциалов должна быть меньше, либо равна стоимости единицы перевозки, стоящей в этой клетке.
Для того чтобы план был оптимальным, необходимо выполнение следующих условий:1) для каждой занятой клетки сумма потенциалов должна

Слайд 174Если хотя бы одна незанятая клетка удовлетворяет условию (2), то

опорный план не является оптимальным, и его улучшают, перемещая в

клетку некоторое количество единиц груза).
Если хотя бы одна незанятая клетка удовлетворяет условию (2), то опорный план не является оптимальным, и его

Слайд 175Проверяем условие оптимальности для незанятых клеток: если

,

то план не является оптимальным, и для каждой клетки, в которой не выполняется условие оптимальности, находим величину и записываем в левый нижний угол.
Проверяем условие оптимальности для незанятых клеток: если

Слайд 176Выбор клетки в которую необходимо послать перевозку: транспортная задача линейного

программирования решается на min линейной функции, поэтому алгоритм ее решения

тот же, что и алгоритм симплекс-метода.
Загрузке подлежит в первую очередь клетка, которой соответствует
Выбор клетки в которую необходимо послать перевозку: транспортная задача линейного программирования решается на min линейной функции, поэтому

Слайд 177Построение цикла и определение
величины перераспределения груза:
-отмечаем знаком « +

» незанятую клетку, которую надо загрузить (знаки «-»и «+» чередуются);
-затем

находим min , где – перевозки, стоящие в вершинах цикла, отмеченных знаком « - ». Величина min определяет сколько единиц груза над перераспределить.
Построение цикла и определениевеличины перераспределения груза: -отмечаем знаком « + » незанятую клетку, которую надо загрузить (знаки

Слайд 178После перераспределения должно получиться m+n-1 занятых клеток.
Если для какой-либо клетки

условие оптимальности не выполняется, то можно улучшить решение двойственной задачи,

а заодно и исходной задачи, сделав эту клетку занятой и перебросив груз по циклу.
После перераспределения должно получиться m+n-1 занятых клеток.Если для какой-либо клетки условие оптимальности не выполняется, то можно улучшить

Слайд 179Для свободных клеток сумма потенциалов меньше, либо равна стоимости, следовательно

в последней таблице должно быть получено оптимальное решение исходной транспортной

задачи.
Для свободных клеток сумма потенциалов меньше, либо равна стоимости, следовательно в последней таблице должно быть получено оптимальное

Слайд 180Открытая модель транспортной задачи.

Открытая модель транспортной задачи.

Слайд 181Транспортная задача называется открытой если

Транспортная задача называется открытой если

Слайд 182Для такой задачи может быть два случая:
1) суммарные запасы превышают

суммарные
потребности, т.е.


2) суммарные потребности превышают
суммарные запасы, т.е.

Для такой задачи может быть два случая:1) суммарные запасы превышают суммарныепотребности, т.е.2) суммарные потребности превышаютсуммарные запасы, т.е.

Слайд 183Линейная функция остается без изменения, изменяются только ограничения:

1)

2)
Линейная функция остается без изменения, изменяются только ограничения:1)

Слайд 184 1) вводится фиктивный потребитель ,
потребности

которого

;

2) вводится фиктивный поставщик ,
запасы которого .

Стоимость перевозки ед.груза в этих
случаях полагают равными 0.
1) вводится фиктивный потребитель    ,потребности которого

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика