Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Опорний конспект Методи та моделі.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
08.11.2019
Размер:
759.3 Кб
Скачать

3. Графічний метод розв’язання задач мп.

Загальна задача ЛП геометрично інтерпретується так: кожне k – те обмеження – рівність

ak1x1 + ak2x2 + ak3x3 + …….+ aknxn= bk (k=1,….m)

задає в n – вимірному просторі основних змінних х123…..хк, ....... хn гіперплощину, а кожне k – те обмеження – нерівність

ak1x1 + ak2x2 + ak3x3 + …….+ aknxn ≤ bk (k=1,….m), визначає деяку ггіперплощину та півпростір n – вимірного простору, що лежить на один бік від цієї гіперплощини. За умоми сумітності системи нерівностей (2) та (3), перетин усіх цих півпросторів як опуклих множин, утворює опуклий многогранник допустимих розв’язків. Кожна вершина цього многогранника розв’язків визначає опрний план.

Розглянемо геометричну інтерпритацію задачі ЛП для випадку n=2.

Задача 1. Розвязати задачу ЛП графічно.

1 + 3х2≤12

1 - х2≤4

х12≥0

а) z =3х1 + х2→max

b) z =х1 + 5х2→max

c) z =4х1 + 6х2→max

Алгоритм розвязку задачі ЛП графічним методом

  1. Побудова многогранника розвязків.

Визначаємо область допустимих розвязків (перетин півплощін, що відповідають, обмеженням задачі). Згідно з обмеженнями (3) многокутник розвязків міститься у першому квадранті. Область допустимих розвязків (ОДР) може бути поржньою множиною, опуклим многокутником або необмеженою многокутною опуклою областю.

У першому випадку задача ЛП не має розвязків.

В другому – завжди існує точка (або точки), в яких цільова функція (1) набуває максимального або мінімального значення.

У третьому – лінійна функція (1) на ОДР може не досягти екстремуму.

Надалі, нехай ОДР не є порожньою множиною.

  1. Будуємо вектор нормалі N=(c1,c2). Вектор нормалі вказує на напрямок зростання цільової функції (1).

  2. Проводимо перпендикулярно до вектора нормалі N=(c1,c2) лінію рівня.

  3. Визначення оптимальних крапок.

Для знаходження крапки максимуму цільової функції зміщуємо лінію рівня паралельно самій собі у напрямку вектора нормалі N доти, доки пряма не стане опорною до множини ОДР.

  1. Обчислення оптимальних значень.

Для цього знаходимо координати вершин, в яких досягається максимум (мінімум) цільової функції (1) та обчислюємо ці значення.

У загальному вигляді задача МП з двома змінними формулюється таким чином:

Z=f(x1, x2) →max/min (10)

За умов

gk(x1,x2)≤ bk к=1,2,......m (11)

x1,x2≥0 (12)

де f та gk можуть бути лінійними або нелінійними.

При розв’язанні задачі (10) – (12) графічним методом важливим є поняття лінії рівня цільової функції.

Лінія рівня цільової функції називається така множина значень іі змінних, при яких функція набуває сталого значення f(x1, x2)=c:

  • для лінійної функції f(x1, x2)=c=const – паралельні прямі;

  • для квадратичної функції f(x1, x2)=(х1)2 +(х2)2 = c =const – концентричні кола різних радіусів r=(c)1/2;

  • для f(x1, x2)=a(х1)2 +b(х2)2 = c =const – концентричні еліпси.

Алгоритм знаходження розв’язку задачі мп графічним методом.

  1. Знаходимо ОДР.

  2. Будуємо лінії рівня цільової функції f(x1, x2)=c.

  3. Визначаємо лінії рівня найвищого (найнижчого) рівня або встановлюємо нерозв’язність задачі із-за необмеженості цільової функції зверху (знизу) на ОДР.

  4. Знаходимо крапку області допустимих розв’язків, через яку проходить лінія найвищого (найнижчого) рівня і обчислюємо у ній значення цільової функції.