1 Przykładowe klasy zagadnień liniowych

Podobne dokumenty
Teoretyczne podstawy programowania liniowego

Programowanie liniowe

Programowanie liniowe

ZAGADNIENIA PROGRAMOWANIA LINIOWEGO

Zbiory wypukłe i stożki

Programowanie liniowe metoda sympleks

Programowanie liniowe

Równania liniowe. Rozdział Przekształcenia liniowe. Niech X oraz Y będą dwiema niepustymi przestrzeniami wektorowymi nad ciałem

Metoda graficzna może być stosowana w przypadku gdy model zawiera dwie zmienne decyzyjne. Metoda składa się z dwóch kroków (zobacz pierwszy wykład):

Wykład z modelowania matematycznego. Zagadnienie transportowe.

Układy równań i nierówności liniowych

Kolejny krok iteracji polega na tym, że przechodzimy do następnego wierzchołka, znajdującego się na jednej krawędzi z odnalezionym już punktem, w

METODA SYMPLEKS. Maciej Patan. Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Uniwersytet Zielonogórski

Programowanie liniowe. Tadeusz Trzaskalik

Programowanie liniowe

Definicja problemu programowania matematycznego

Programowanie liniowe

Algebra liniowa z geometrią

Wykład z modelowania matematycznego. Algorytm sympleks.

Wykład 7. Informatyka Stosowana. Magdalena Alama-Bućko. 16 kwietnia Magdalena Alama-Bućko Wykład 7 16 kwietnia / 23

Układy liniowo niezależne

Programowanie liniowe metoda sympleks

Algebra liniowa. Macierze i układy równań liniowych

Wielokryteriowa optymalizacja liniowa

Programowanie liniowe metoda sympleks

Metody wielokryterialne. Tadeusz Trzaskalik

cx cx 1,cx 2,cx 3,...,cx n. Przykład 4, 5

Wprowadzenie do badań operacyjnych - wykład 2 i 3

wszystkich kombinacji liniowych wektorów układu, nazywa się powłoką liniową uk ładu wektorów

Wykład 6. Programowanie liniowe

Lokalna odwracalność odwzorowań, odwzorowania uwikłane

Przestrzenie wektorowe

Badania Operacyjne Ćwiczenia nr 4 (Materiały)

Rozwiązanie Ad 1. Model zadania jest następujący:

doc. dr Beata Pułska-Turyna Zarządzanie B506 mail: mgr Piotr J. Gadecki Zakład Badań Operacyjnych Zarządzania B 505.

SIMR 2016/2017, Analiza 2, wykład 1, Przestrzeń wektorowa

( 1) ( ) 16 Warunki brzegowe [WB] Funkcja celu [FC] Ograniczenia [O] b i ( 2) ( ) ( ) 14. FC max. Kompletna postać bazowa

Układy równań liniowych

Programowanie liniowe

TOZ -Techniki optymalizacji w zarządzaniu

Programowanie celowe #1

A. Kasperski, M. Kulej Badania Operacyjne- programowanie liniowe 1

Wektor, prosta, płaszczyzna; liniowa niezależność, rząd macierzy

Ćwiczenia laboratoryjne - Dobór optymalnego asortymentu produkcji programowanie liniowe. Logistyka w Hutnictwie Ćw. L.

Układy równań liniowych. Ax = b (1)

Programowanie liniowe całkowitoliczbowe

METODA ANALITYCZNA Postać klasyczna: z = 5 x 1 + 6x 2 MAX 0,2 x 1 + 0,3x 2 < 18 0,6 x 1 + 0,6x 2 < 48 x 1, x 2 > 0

Elementy Modelowania Matematycznego Wykład 7 Programowanie nieliniowe i całkowitoliczbowe

Ekonometria - ćwiczenia 10

OPTYMALIZACJA PROCESÓW LOGISTYCZNYCH

Algorytm simplex i dualność

PROGRAMOWANIE NIELINIOWE

= Zapiszemy poniższy układ w postaci macierzy. 8+$+ 2&=4 " 5 3$ 7&=0 5$+7&=4

Programowanie liniowe

Standardowe zadanie programowania liniowego. Gliwice 1

R n = {(x 1, x 2,..., x n ): x i R, i {1,2,...,n} },

1 Zbiory i działania na zbiorach.

WYKŁADY Z MATEMATYKI DLA STUDENTÓW UCZELNI EKONOMICZNYCH

Wydział Matematyki Programowanie liniowe Ćwiczenia. Zestaw 1. Modelowanie zadań programowania liniowego.

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ MACIERZE ODWZOROWAŃ LINIOWYCH

ZAGADNIENIE TRANSPORTOWE

3 1 + i 1 i i 1 2i 2. Wyznaczyć macierze spełniające własność komutacji: [A, X] = B

Treść wykładu. Układy równań i ich macierze. Rząd macierzy. Twierdzenie Kroneckera-Capellego.

Programowanie liniowe całkowitoliczbowe

Zadania z algebry liniowej - sem. I Przestrzenie liniowe, bazy, rząd macierzy

Laboratorium Metod Optymalizacji

Badania Operacyjne Ćwiczenia nr 2 (Materiały)

Przestrzenie liniowe

Plan wykładu. Przykład. Przykład 3/19/2011. Przykład zagadnienia transportowego. Optymalizacja w procesach biznesowych Wykład 2 DECYZJA?

Zadania 1. Czas pracy przypadający na jednostkę wyrobu (w godz.) M 1. Wyroby

1. Zbadać liniową niezależność funkcji x, 1, x, x 2 w przestrzeni liniowej funkcji ciągłych na przedziale [ 1, ).

Badania operacyjne. te praktyczne pytania, na które inne metody dają odpowiedzi jeszcze gorsze.

Geometria analityczna

Badania operacyjne. 1 Programowanie liniowe. kierunek Informatyka, studia II stopnia ćwiczenia. 1.1 Modelowanie

Modelowanie całkowitoliczbowe

Programowanie nieliniowe

zadaniem programowania liniowego całkowitoliczbowego. nazywamy zadaniem programowania liniowego 0-1. Zatem, w

Elementy Modelowania Matematycznego

BADANIA OPERACYJNE Zagadnienie transportowe. dr Adam Sojda

Wyk lad 11 1 Wektory i wartości w lasne

Zadanie transportowe i problem komiwojażera. Tadeusz Trzaskalik

Przekształcenia liniowe

ZAGADNIENIE DUALNE Rozważmy zagadnienie liniowe(zagadnienie to nazywamy prymalnym) o postaci kanonicznej:

1 Macierze i wyznaczniki

OPTYMALIZACJA DYSKRETNA

Notatki do tematu Metody poszukiwania rozwiązań jednokryterialnych problemów decyzyjnych metody dla zagadnień liniowego programowania matematycznego

Elementy Modelowania Matematycznego

II. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

PROGRAMOWANIE KWADRATOWE

D. Miszczyńska, M.Miszczyński KBO UŁ, Badania operacyjne [1]

1 Elementy logiki i teorii mnogości

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ

Rozdział 1 PROGRAMOWANIE LINIOWE

Programowanie liniowe całkowitoliczbowe. Tadeusz Trzaskalik

Analiza funkcjonalna 1.

Ekonomia matematyczna - 1.2

B jest liniowo niezależny V = lin (B) 1. Układ pusty jest bazą przestrzeni trywialnej {θ}. a i v i = i I. b i v i, (a i b i ) v i = θ.

Wstęp do metod numerycznych Uwarunkowanie Eliminacja Gaussa. P. F. Góra

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

Badania Operacyjne Ćwiczenia nr 1 (Materiały)

Transkrypt:

& " 1 PRZYKŁADOWE KLASY ZAGADNIEŃ LINIOWYCH 1 1 Przykładowe klasy zagadnień liniowych Liniowy model produkcji Zakład może prowadzić rodzajów działalności np. produkować różnych wyrobów). Do prowadzenia tych działalności ma w określonym czasie zasobów, przy czym limit zasobu i-tego wynosi Jednostkowy nakład i-tego zasobu niezbędny do prowadzenia j-tej działalności jest znany i wynosi Znany jest również jednostkowy zysk z prowadzenia j-tej działalności wynoszący Należy zaplanować działalność zakładu, tzn. określić, które rodzaje działalności mają być prowadzone oraz w jakiej skali, tak, aby łączny zysk był maksymalny. 1 PRZYKŁADOWE KLASY ZAGADNIEŃ LINIOWYCH 2 Zagadnienie optymalnej mieszniny diety) Duża ferma drobiu przygotowuje paszę dla kurcząt z n produktów! #" % dostępnych na rynku, poprzez ich zmiesznie w odpowiednich proporcjach. Powstała w taki sposób miesznka musi zawierać pewne ustalone przez dietetyków) składniki odżywcze powiedzmy & ' &) w odpowiednich ilościach. Niech bedzie ilością składnika & w jednostce produktu natomiast przez * + i *-, oznaczamy odpowiednio minimalną i maksymalną ilość składnika & w miesznce. Ponadto należy przygotować powiedzmy jednostek mieszanki. Ceny jednostkowe tych produktów wynoszą odpowiednio. /" '. Należy tak określić skład mieszanki, aby spełnić wymagania żywieniowe przy najmnieszych kosztach zakupu produktów.

* * * " 1 PRZYKŁADOWE KLASY ZAGADNIEŃ LINIOWYCH 3 Zagadnienie rozkroju Firma produkuje pewien artykuł w standardowych elementach np. rolkach, arkuszach, itp.) o szerokości r i długości l. Otrzymała zamówienie na ten artykuł w elementach o tej samej szerokości ale różnej długości. Niech / będzie liczbą elementów o długości *, zamówionych przez klientów. Szef produkcji chce opracować taki plan rozkroju elementów standardowych, aby wykonać zamówienie i zużyć najmniejszą liczbę elementów standardowych resztki - odpady są dla firmy bezużyteczne). Element standardowy można pociąć na wiele sposobów, przyjmijmy, że jest ich i ' oznaczymy je przez ". Sposób cięcia scharakteryzujemy przez wektor ', gdzie jest liczbą elementów o szerokości i długości * otrzymanych w sposobie z jednego elementu stardardowego. Liczby spełniają warunek: ' oraz założymy, że *. Zagadnienie finansowe 1 PRZYKŁADOWE KLASY ZAGADNIEŃ LINIOWYCH 4 Zagadnienie transportowe Zagadnienie planowania produkcji i zapasów Powyższe przykłady prowadzą do sformułowania modelu zagadnienia programowania liniowego.

2 SFORMUŁOWANIE ZAGADNIENIA PROGRAMOWANIA LINIOWEGO ZPL) 5 2 Sformułowanie zagadnienia programowania liniowego ZPL) Postać ogólna ZPL ' ' ' ' " 1) ' " 2) 3) 4) 5) 2 SFORMUŁOWANIE ZAGADNIENIA PROGRAMOWANIA LINIOWEGO ZPL) 6 Wyróżnia się jeszcze następujacą postać kanoniczna ZPL: ' 6) 7) 8) lub w zapisie macierzowym:. 9) 10) 11) gdzie ' '

2 SFORMUŁOWANIE ZAGADNIENIA PROGRAMOWANIA LINIOWEGO ZPL) 7 oraz postać standardowa ZPL: * ' 12) 13) 14) lub w zapisie macierzowym: 15) 16) 17) 3 PODSTAWOWE DEFINICJE I WŁASNOŚCI ZPL 8 3 Podstawowe definicje i własności ZPL Definicja 1 Wektor ' nazywamy rozwiazaniem dopuszczalnym ZPL o postaci ogólnej, jeśli jego współrzędne spełniają ograniczenia 2, 3, 4 i 5. Analogicznie dla postaci kanonicznej standardowej) rozwiązaniem dopuszczalnym nazywamy wektor ' spełniający ograniczania 10 i 11 16, 17). Natomiast rozwiązaniem maksymalnym optymalnym) nazywamy takie rozwiązanie, że dopuszczalne gdzie zbiór jest zbiorem rozwiazań dopuszczalnych ZPL.

3 PODSTAWOWE DEFINICJE I WŁASNOŚCI ZPL 9 Niech będzie zbiorem w Definicja 2 Zbiór K nazywamy wypukłym, jeżeli dla dowolnych " " oraz zachodzi Przykłady zbiorów wypukłych: " " " ".. zbiór rozwiązań dopuszczalnych ZPL - postać standardowa), zbiór rozwiązań dopuszczalnych ZPL - postać kanoniczna). Twierdzenie 1 Zbiór K jest wypukły wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdej liczby naturalnej p, dla każdego oraz każdego! takiego, że zachodzi warunek Wnioskiem z tego twierdzenia jest fakt, że zbiór rozwiązań optymalnych ZPL jest zbiorem wypukłym. 3 PODSTAWOWE DEFINICJE I WŁASNOŚCI ZPL 10 nazywamy punktem wierzchołkowym ekstremalnym) zbioru wypukłego K wtedy i tylko wtedy, gdy nie istnieja Definicja 3 Punkt takie dwa różne punkty " różne od punktu, że dla ", tzn. nie leży wewnatrz odcinka łacz acego dwa inne punkty tego zbioru. Twierdzenie 2 Jeżeli zbiór rozwiazań dopuszczalnych D dla ZPL jest wielościanem wypukłym, to każdy jego punkt można przedstawić jako kombinację wypukła jego wierzchołków ', tzn. gdzie Jeśli natomiast D jest zbiorem wielościennym wypukłym o r wierzchołkach ' oraz nieskończonych krawędziach, a ' +++. sa wektorami równoległymi do poszczególnych

+++ 4 BAZOWE ROZWIAZANIE ZPL - DEFINICJE I WŁASNOŚCI 11 krawędzi, to: gdzie '. 4 Bazowe rozwiazanie ZPL - definicje i własności Rozważać będziemy układ ograniczeń ZPL w postaci standardowej, tj. gdzie. Zakładamy, że ' #. Niech będą kolumnami macierzy A przy czym kolumny o numerach " tworzą bazę przestrzeni. Oznaczmy ją przez, czyli / pozostałe kolumny macierzy oznaczamy przez N i nazywamy kolumnami 4 BAZOWE ROZWIAZANIE ZPL - DEFINICJE I WŁASNOŚCI 12 niebazowymi. Po ewentualnym przestawieniu kolumn macierzy mamy. Oznaczjąc przez zmienne odpowiadajace kolumnom bazowym a przez zmienne stojące przy kolumnach niebazowych nazywamy je niebazowymi) można rozważany układ zapisać nastepująco:. Definicja 4 Rozwiazanie. układu równań takie, że nazywamy bazowym rozwiązaniem BR) tego układu. Jeśli, to takie rozwiązanie nazywamy bazowym rozwiązaniem dopuszczalnym BRD). Jeśli, to takie rozwiązanie bazowe nazywamy rozwiązaniem niezdegenerowanym BRDN), w przeciwnym przypadku rozwiązanie takie nazywamy bazowym rozwiązaniem zdegenerowanym BRDZ).

4 BAZOWE ROZWIAZANIE ZPL - DEFINICJE I WŁASNOŚCI 13 Fakty: BRN ma dokładnie jedną bazę natomiast BRZ może mieć kilka baz. ZPL może mieć co najwyżej rozwiązań bazowych. Definicja 5 Dwie bazy nazywamy sasiednimi, jeżeli różnia się od siebie tylko jednym wektorem. Twierdzenie 3 Wzajemna odpowiedniość punktów ekstremalnych - wierzchołków - i bazowych rozwiazań dopuszczalnych ZPL) Niech.. Warunkiem koniecznym i dostatecznym na to, aby punkt był wierzchołkiem zbioru rozwiazań dopuszczalnych ZPL jest, żeby punkt ten był bazowym rozwiązaniem dopuszczalnym układu równań. Twierdzenie 4 Jeżeli ZPL ma niepusty zbiór rozwiązań dopuszczalnych zbiór ), to ma co najmniej jeden punkt ekstremalny lub równoważnie co najmniej jedno bazowe rozwiązanie dopuszczalne). Podstawą metody sympleks są następujące twierdzenia: 4 BAZOWE ROZWIAZANIE ZPL - DEFINICJE I WŁASNOŚCI 14 Twierdzenie 5 Jeśli ZPL ma rozwiazanie optymalne, to ma również bazowe rozwiazanie optymalne. Twierdzenie 6 Niech ZPL ma niepusty zbiór rozwiazań dopuszczalnych. Zagadnienie to ma rozwiazanie optymalne wtedy i tylko wtedy, gdy +++ dla, gdzie +++ +++ sa wektorami kierunkowymi krawędzi nieskończonych zbioru rozwiazań dopuszczalnych. W przeciwnym przypadku zagadnienie to nie ma rozwiazań optymalnych skończonych.

" 5 METODA SYMPLEKS - OZNACZENIA I PODSTAWOWE FAKTY 15 5 Metoda sympleks - oznaczenia i podstawowe fakty Rozważamy ZPL w postaci standardowej:. 18) Zakłada się, że #. Niech baza dopuszczalną kolumn macierzy A będzie. Oznaczmy przez ' ' zbiór indeksów wektorów kolumn tej bazy natomiast przez oznaczymy zbiór indeksów kolumn niebazowych, tj. '. Po ewentualnem przestawieniu kolumn mamy. Rozwiązanie dopuszczalne odpowiadające tej bazie, gdzie i można zapisać następująco: 5 METODA SYMPLEKS - OZNACZENIA I PODSTAWOWE FAKTY 16 jest BRD. Układ równań 18 zapisać następująco: 19) 20) co pozwala wyrazić związek pomiędzy wektorami. Z definicji bazy mamy, że dla dowolnego istnieje wektor współczynników taki, że Dla ujednolicenia zapisu przyjmuje się, że. Teraz równanie 20 można zapisać:! 21)

5 METODA SYMPLEKS - OZNACZENIA I PODSTAWOWE FAKTY 17 lub w zapisie po współrzędnych ' Ponadto oznaczmy, gdzie jest wektorem współczynników funkcji celu ) odpowiadających zmiennym bazowym, a jest wektorem współczynników funkcji celu ) odpowiadających zmiennym niebazowym.