Практикум по решению линейных задач математического программирования (стр. 3 из 11)

3. Алгоритм графического метода решения ЗЛП

Если задача линейного программирования содержит только две переменные, то ее можно решить графическим методом, выполняя следующие операции:

1) Строим все полуплоскости, соответствующие ограничениям системы.

2) Находим область допустимых решений (ОДР), как множество точек, в котором пересекаются все построенные полуплоскости.

3) Строим вектор

, выходящий из начала координат, где и – это коэффициенты при неизвестных в целевой функции . Этот вектор указывает направление возрастания целевой функции.

4) Перпендикулярно вектору

проводим так называемую линию уровня (т.е. прямую , проходящую через начало координат).

5) Перемещаем линию уровня

параллельно самой себе в направлении вектора (если задача на максимум (max)) или в противоположном направлении (если задача на минимум (min)) до тех пор, пока линия уровня имеет хотя бы одну общую точку с ОДР.

6) Находим координаты

этой общей крайней точки, решая систему уравнений прямых, на пересечении которых она находится.

7) Подставляем эти координаты в целевую функцию и находим ее max(или min).

Пример. Решить задачу линейного программирования графическим методом

max

Решение. Третье и четвертое ограничения системы – двойные неравенства, преобразуем их к более привычному для подобных задач виду

, это и , т.о. первое из полученных неравенств (или ) относится к условию неотрицательности, а второе к системе ограничений. Аналогично, это и .

Т.о. задача примет вид

max

,

Заменив знаки неравенств на знаки точных равенств, построим область допустимых решений по уравнениям прямых:

; ; ; .

Областью решений неравенств является пятиугольник ABCDE.

Построим вектор

.Через начало координат перпендикулярно вектору проведем линию уровня . И затем будем перемещать ее параллельно самой себе в направлении вектора до точки выхода из области допустимых решений. Это будет точка С. Найдем координаты этой точки, решив систему, состоящую из уравнений первой и четвертой прямых:

.

Подставим координаты точки С в целевую функцию и найдем ее максимальное значение

Пример. Построить линии уровня и для задачи линейного программирования:

max (min)

Решение. Область допустимых решений – открытая область (рис. 6). Линия уровня

проходит через точку В. Функция Z имеет минимум в этой точке. Линию уровня построить нельзя, так как нет точки выхода из области допустимых решений, это значит, что .

Задания для самостоятельной работы.

1. Найти область решений системы неравенств:

а)

б)

2. Решить графически задачу линейного программирования

min

3. Составить экономико-математическую модель и решить графически задачу линейного программирования

Фирма выпускает изделия двух видов А и В. Изделия каждого вида обрабатывают на двух станках (I и II). Время обработки одного изделия каждого вида на станках, время работы станков за рабочую смену, прибыль фирмы от реализации одного изделия вида А и вида В занесены в таблицу:

Станки	Время обработки одного изделия, мин.		Время работы станка за смену, мин.
	А	В
I	10	20	1300
II	4	13	720
Прибыль от одного изделия, грн.	0,3	0,9

Изучение рынка сбыта показало, что ежедневный спрос на изделия вида В никогда не превышает спрос на изделия вида А более чем на 40 единиц, а спрос на изделия вида А не превышает 90 единиц в день.

Определить план производства изделий, обеспечивающий наибольшую прибыль.

Симплексный метод решения задач линейного программирования

Симплексный метод – это метод последовательного улучшения плана. Этим методом можно решать задачи линейного программирования с любым количеством переменных и ограничений.

Этот метод включает в себя три основные этапа:

1) Построение начального опорного плана.

2) Правило перехода к лучшему (точнее, нехудшему) решению.

3) Критерий проверки найденного решения на оптимальность.

При симплексном методе выполняются вычислительные процедуры (итерации) одного и того же типа в определенной последовательности до тех пор, пока не будет получен оптимальный план задачи или станет ясно, что его не существует.

1) Построение начального опорного плана.

Данную задачу линейного программирования необходимо сначала привести к каноническому виду; при этом правые части ограничений должны быть неотрицательными.

Признаком возможности построения начального опорного плана служит наличие в каждом ограничении-равенстве с неотрицательной правой частью базисной переменной.

Базисной называют плановую переменную, которая входит только в одно уравнение (а в другие не входит), и при этом имеет коэффициент, равный единице.

Пусть задача линейного программирования приведена к каноническому виду, и все уравнения системы ограничений имеют свою базисную переменную. Приравняв базисные переменные к соответствующим правым частям ограничений, а остальные переменные к нулю, получим опорное или базисное решение задачи.