4.2.3. Искусственное начальное решение

Для получения начального базисного решения мы использовали остаточные переменные. Однако когда исходное ограничение записано в виде равенства или имеет знак, нельзя сразу же получить НДБР. Поэтому были разработаны два метода, в которых используется «штрафование» искусственных переменных.

1.         Метод больших штрафов (М-метод)

Рассмотрим линейную модель, приведённую к стандартной форме:

минимизировать

$z=4x_{1}+x_{2}$

при ограничениях

$\begin{array}{c}\begin{array}{c}3x_{1}+x_{2}=3\\4x_{1}+3x_{2}-x_{3}=6\\x_{1}+2x_{2}+x_{4}=4\\x_{1},x_{2},x_{3},x_{4}\ge 0\end{array}\end{array}$

В первом и втором уравнениях нет переменных, исполняющих роль остаточных. Поэтому введём в каждое из этих уравнений по одной из искусственных переменных R1 и R2: $\begin{array}{c}3x_{1}+x_{2}+R_{1}=3\\4x_{1}+3x_{2}-x_{3}+R_{2}=6\end{array}$

За использование этих переменных в составе целевой функции можно ввести штраф, приписывая им достаточно большой положительный коэфффициент $M$. Получим линейную модель:

минимизировать

$z=4x_{1}+x_{2}+MR_{1}+MR_{2}$

при ограничениях

$\begin{array}{c}\begin{array}{c}3x_{1}+x_{2}+R_{1}=3\\4x_{1}+3x_{2}-x_{3......_{2}+x_{4}=4\\x_{1},x_{2},x_{3},x_{4},R_{1},R_{2}\ge 0\end{array}\end{array}$

Теперь если

$x_{1}=x_{2}=x_{3}=0$

,то начальное допустимое решение:

Метод оптимизации, направленный на нахождение минимального значения $z$, приведёт к тому, что переменные R1 и R2 в оптимальном решении обратятся в нуль.

Необходимо переформулировать условие задачи, чтобы представить процесс решения в удобной табличной форме. Подставив в целевую функцию полученные из соответствующих ограничений выражения для искусственных переменных

$\begin{array}{c}R_{1}=3-3x_{1}-x_{2}\\R_{2}=6-4x_{1}-3x_{2}+x_{3}\end{array}$

получим выражение для $z$:

$z=4x_{1}+x_{2}+M(3-3x_{1}-x_{2})+M(6-4x_{1}-3x_{2}+x_{3})=(4-7M)x_{1}+(1-4M)x_{2}+Mx_{3}+9M$

Решение представлено в сводной таблице:

Итерация

$x_{1}$

$x_{2}$

$x_{3}$

$R_{1}$

$R_{2}$

$x_{4}$

Решение Отношение

$z$

$-4+7M$

$-1+4M$

$-M$

$0$

$0$

$0$

$9M$

-

$R_{1}$

$3$

$1$

$0$

$1$

$0$

$0$

$3$

$1$

$R_{2}$

$4$

$3$

$-1$

$0$

$1$

$0$

$6$

$\frac{3}{2}$

$x_{4}$

$1$

$2$

$0$

$0$

$0$

$1$

$4$

$4$

$z$

$0$

$5M$

$-M$

$\frac{4-7M}{3}$

$0$

$0$

$4+2M$

-

$x_{1}$

$1$

$\frac{1}{3}$

$0$

$\frac{1}{3}$

$0$

$0$

$1$

$3$

$R_{2}$

$0$

$\frac{5}{3}$

$-1$

$-\frac{4}{3}$

$1$

$0$

$2$

$\frac{6}{5}$

$x_{4}$

$0$

$\frac{5}{3}$

$0$

$-\frac{1}{3}$

$0$

$1$

$3$

$\frac{9}{5}$

$z$

$0$

$0$

$\frac{1}{5}$

$\frac{8}{5}-M$

$-M-\frac{1}{5}$

$0$

$\frac{18}{5}$

-

$x_{1}$

$1$

$0$

$\frac{1}{5}$

$\frac{3}{5}$

$-\frac{1}{5}$

$0$

$\frac{3}{5}$

$3$

$x_{2}$

$0$

$1$

$-\frac{3}{5}$

$-\frac{4}{5}$

$\frac{3}{5}$

$0$

$\frac{6}{5}$

-

$x_{4}$

$0$

$0$

$1$

$1$

$-1$

$1$

$1$

$1$

$z$

$0$

$0$

$0$

$\frac{7}{5}-M$

$-M$

$-\frac{1}{5}$

$\frac{17}{5}$

-

$x_{1}$

$1$

$0$

$0$

$\frac{2}{5}$

$0$

$-\frac{1}{5}$

$\frac{2}{5}$

-

$x_{2}$

$0$

$1$

$0$

$-\frac{1}{5}$

$0$

$\frac{3}{5}$

$\frac{9}{5}$

-

$x_{3}$

$0$

$0$

$1$

$1$

$-1$

$1$

$\frac{3}{5}$

-

2.         Т.к. целевая функция минимизируется, переменные, включаемые в базис, должны иметь наибольшие положительные коэффициенты в $z$-уравнении. Оптимум достигается, когда все небазисные переменные имеют коэффициенты в $z$-уравнении. Оптимальному решению соответствует точка .

Т.к. в оптимальном решении отсутствуют искусственные переменные, имеющие положительное значение, то данное решение – допустимое оптимальное решение задачи в её стандартной постановке.


Информация о работе «Линейное программирование»
Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 20533
Количество таблиц: 10
Количество изображений: 1

Похожие работы

Скачать
62893
11
17

... . При этом значения cij соответствуют коэффициентам целевой функции исходной замкнутой транспортной задачи (1) и в последующем не изменяются. Элементы xij соответствуют значениям переменных промежуточных решений транспортной задачи линейного программирования и изменяются на каждой итерации алгоритма. Если в некоторой ячейке xij=0, то такая ячейка называется свободной, если же xij>0, то такая ...

Скачать
58662
0
0

... среди математиков, его разделяли А.Н.Колмогоров, И.М.Гельфанд, В.И.Арнольд, С.П.Новиков и др. Нельзя не восхищаться естественностью и внутренней стройностью математической работ Л.В. по двойственности линейного программирования и их экономической интерпретацией. 2. О математической экономике как области математики и о некоторых ее связях А) Связи линейного программирования с функциональным и ...

Скачать
59893
13
0

... решения останется неизменным, т.е. будет состоять из переменных (Х3,Х6,Х4,Х5).   СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Смородинский С.С., Батин Н.В. Методы и алгоритмы для решения оптимизационных задач линейного программирования. Ч.1. – Мн.: БГУИР, 1995. 2. Смородинский С.С., Батин Н.В. Методы и алгоритмы для решения оптимизационных задач линейного ...

Скачать
32158
4
0

... области (если допустимая область ограничена и не пуста); 3.   ограниченность целевой функции в допустимой области является необходимым и достаточным условием разрешимости задачи. Гл 2 Решение задач линейного программирования графическим способом на ЭВМ 2.1 Описание работы программы Программа написана с использованием собственных функций и процедур и трех стандартных модулей System, Crt и ...

0 комментариев


Наверх