183654 (743606), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Ненулевые переменные называются базисными, нулевые переменные – небазисными.

Дополним систему равенств равенством целевой функции, при этом будем считать, что является базисной переменной, которая всегда присутствует в базисе для любой вершины.

Для получения решения составляется начальный допустимый базис, в котором базисные переменные должны быть представлены в виде единичных орт. Это означает, что уравнения, представляющие данную вершину должны включать каждую базисную переменную только в одной строке с коэффициентом, равным 1.

При выборе начального допустимого базиса для составления симплекс-табли-цы на первом шаге СТ(0) исходные переменные приравниваются к нулю и являются небазисными, среди введённых дополнительных переменных выбираются переменные с коэффициентами равными единице. Переменные в равенствах (2) - (4) являются базисными и в - строку входят с коэффициентами, равными 0. Для заполнения симплекс-таблицы необходимо целевую функцию преобразовать к виду . Таким образом, окончательно получаем:

(1)

(2)

(3)

(4)

При составлении симплекс-таблицы придерживаются следующих правил:

в крайнем левом столбце располагаются базисные переменные и ;

в крайнем правом столбце располагаются правые части ограничений;

в первой строке располагаются переменные в определённом порядке:

сначала , потом небазисные переменные, базисные переменные располагаются в последних столбцах перед правой частью (ПЧ). Запишем коэффициенты в СТ(0):

Оптимальность любой из вершин определяется коэффициентами при небазисных переменных в – строке текущей симплекс-таблицы:

Для задачи максимизации данная вершина является оптимальной, если все коэффициенты при небазисных переменных в – строке являются неотрицательными (>0);

Для задачи минимизации данная вершина является оптимальной, если все коэффициенты при небазисных переменных в – строке являются неположительными (< 0).

Если в задаче максимизации (минимизации) у одной небазисной переменной в – строке коэффициент 0), то текущая точка не является оптимальной и необходимо изменить базис. Для этого выбирают небазисную переменную, имеющую максимально отрицательный (положительный) коэффициент в – строке. Выбранная небазисная переменная будет включаться в новый базис, поэтому называется включаемой переменной. Базисная переменная, которая будет выведена из базиса, называется исключаемой переменной.

Исключаемой переменой будет та базисная переменная, которая первой обратится в "0" при переходе в смежную вершину после ввода включаемой переменной.

Столбец включаемой переменной будем называть разрешающим столцом.

Строку исключаемой переменной будем называть разрешающей строкой.

Пересечение разрешающего столбца и строки определяют разрешающий элемент (РЭ).

Чтобы определить исключаемую переменную необходимо:

разделить правые части всех базисных переменных (кроме - строки) на соответствующие положительные коэффициенты разрешающего столбца;

выбрать из полученных отношений наименьшее.

Делить на "0" и отрицательную величину нельзя, т. к. это приводит к отсутствию пересекающейся вершины или к вершине вне ОДР.

Для перехода в смежную вершину необходимо сформировать матрицу перехода B(0), которая определит связь между СТ(0) и СТ(1): СТ(1) = В(0) СТ(0).

Для произвольной квадратной матрице размерности n, имеющей в качестве (n - 1) столбца единичные орты, расположенные в соответствии с единичными ортами единичной матрицы, и одного произвольного столбца с ненулевым элементом на главной диагонали, обратная матрица находится по следующему правилу:

Каждый элемент j – столбца делится на РЭ и меняет знак на противоположный, кроме разрешающего элемента.

Искусственный начальный базис. М – метод.

Если исходное ограничение записано в виде равенства "=" или имеет знак " ", то нельзя сразу получить допустимое начальное базисное решение, т. к. при записи задачи в стандартной форме, после введения дополнительных переменных может получиться вариант, когда полученные уравнения не позволяют сформировать начальный допустимый базис в виде единичных орт.

В этом случае для нахождения начального допустимого базиса вводятся дополнительно искусственные переменные . Искусственные переменные не имеют отношения к содержанию поставленной задачи, их введение допустимо только в том случае, если соответствующая схема вычислений будет обеспечивать получение оптимального решения, в котором все искусственные переменные окажутся равными нулю.

Переменные R определяют начальный допустимый базис с точки зрения возможного дальнейшего перехода в одну из вершин ОДР. За использование искусственных переменных в целевой функции вводится штраф М. В задаче максимизации М отрицательное (М<>0).

Свойство М: При сложении (вычитании) с любой конечной величиной , определяющей любое значение, которое может принимать каждая из переменных исходной ЗЛП, её значение (переменной М) не меняется, а именно,

При составлении начальной симплекс-таблицы все переменные начального допустимого базиса (дополнительные и искусственные) должны располагаться в последних m столбцах перед правой частью.

Алгоритм получения оптимального решения:

1. Переход от неравенств к равенствам с учётом правил перехода - введение остаточных, избыточных, искусственных переменных и коэффициентов штрафа;

2. Определение числа базисных и небазисных переменных;

3. Получение - строки для заполнения СТ(0. Для этого необходимо целевую функцию преобразовать к виду ; для чего из соответствующих равенств ограничений выразить искусственные переменные и подставить в строку и привести к рациональному виду;

4. Заполнение СТ(0). Перенесение коэффициентов - строки и равенств ограничений в соответствующие строки и столбцы симплекс-таблицы;

5. Исследование функции на условие оптимальности:

определение разрешающего столбца (по знаку и величине коэффициентов небазисных переменных - строки);

определение включаемой переменной из небазисных переменных;

6. Определение разрешающей строки по условию допустимости:

определение минимального отношения при делении правых частей ограничений на положительные коэффициенты разрешающего столбца;

определение исключаемой переменной из начального базиса;

7. Определение разрешающего элемента РЭ;

8. Получение B (0). Замена в матрице начального базиса коэффициентов исключаемой переменной на коэффициенты включаемой переменной; вычисление B (0) по соответствующему правилу;

9. Определение элементов СТ(1) = В(0) СТ(0);

10. Исследование -строки СТ(1) на условие оптимальности.

Если условие не выполнено, то вычисления продолжаются и необходимо повторить пункты 5-10.

Если условие оптимальности выполнено, то решение ЗЛП симплекс-методом закончено, необходимо выделить оптимальные значения переменных и оптимальное значение целевой функции.

Решение задачи линейного программирования симплекс-методом.

Двойственная задача.

Двойственная задача (ДЗ) – это вспомогательная задача линейного программирования, формулируемая с помощью определённых правил непосредственно из условий прямой задачи. Заинтересованность в определении оптимального решения прямой задачи путём решения двойственной к ней задачи обусловлена тем, что вычисления при решении ДЗ могут оказаться менее сложными, чем при ПЗ. Трудоёмкость вычислений при решении ЗЛП в большей степени зависит от числа ограничений, а не от количества переменных. Для перехода к ДЗ необходимо, чтобы прямая задача была записана в стандартной канонической форме. При представлении ПЗ в стандартной форме в состав переменных включаются также избыточные и остаточные переменные.

Двойственная задача имеет:

m переменных, соответствующих числу ограничений прямой задачи;

n ограничений, соответствующих числу переменных прямой задачи.

Двойственная задача получается путём симметричного структурного преобразования условий прямой задачи по следующим правилам:

Каждому ограничению ПЗ соответствует переменная ДЗ;

Каждой переменной ПЗ соответствует ограничение ДЗ;

Коэффициенты при в ограничениях ПЗ становятся коэффициентами левой части соответствующего ограничения ДЗ;

Коэффициенты при в целевой функции ПЗ становятся постоянными правой части ограничения ДЗ;

Постоянные ограничений ПЗ становятся коэффициентами целевой функции ДЗ.

Рассмотрим правила составления двойственной задачи:

Прямая задачаДвойственная задача

Остановимся более подробно на определении областей допустимых решений двойственных переменных при переходе от прямой задачи к двойственной.

Области допустимых решений для двойственных переменных

Вид ограничений прямой задачи, а также дополнительные и искусственные переменные, образующие начальный допустимый базис, определяют ОДР для соответствующих двойственных переменных.

1. Рассмотрим ограничение (2) прямой задачи:

Область допустимых решений ДП ( ) определяется знаками ограничений (8) и (9) двойственной задачи и знаком ограничения (2) прямой задачи. Для определения ОДР найдём ограничения ДЗ, соответствующие остаточным переменным ПЗ. Коэффициенты целевой функции для остаточных переменных равны нулю ( ).Т. о., при решении задачи максимизации ограничениям прямой задачи, имеющим знак ограничения , соответствуют неотрицательные двойственные переменные: .

Характеристики

Список файлов реферата