Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Практика

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
13.06.2023
Размер:
4.93 Mб
Скачать

x1

0,

x2

0.

б) ограничение по запасам сырья вида S1:

х

3х

2

1

 

15

;

в) ограничение по запасам сырья вида S2:

3х

х

2

1

 

13

.

Математическая модель задачи: составить оптимальную производственную программу (х1, х2), обеспечивающую максимальную прибыль от реализации изделий:

F 2x 3x

2

max

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

при ограничениях:

 

 

 

 

х1 2

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 х2

13

 

 

 

х 0, х

2

0

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Математическая

 

 

модель

исходной

задачи

линейного

программирования составлена.

2) Решим исходную задачу симплексным методом.

Приведем задачу к канонической форме.

Чтобы перейти от общей формы записи ЗЛП к канонической, нужно ограничения-неравенства исходной ЗЛП преобразовать в ограничения-

равенства добавлением к их левой части дополнительной неотрицательной переменной со знаком «+» в случае неравенства вида « » и со знаком «-» - в

случае неравенства вида « ».

В первое ограничение системы добавим переменную

во второе ограничение системы добавим переменную

x

4

 

 

 

результате получаем следующую систему ограничений:

x

3

со знаком «+» и

 

 

 

со знаком «+». В

х

 

3х

2

х

3

15

 

1

 

 

 

 

 

 

 

х

 

х

 

13

3х

2

4

 

 

 

1

 

 

 

 

х

 

0,

 

j 1,...,4

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, исходная задача может быть записана в канонической форме так: найти максимум функции

F 2x

3x

2

max

1

 

 

при ограничениях:

х

 

3х

2

х

3

15

 

1

 

 

 

 

 

 

 

х

 

х

 

13

3х

2

4

 

 

 

1

 

 

 

 

х

 

0,

 

j 1,...,4

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

В полученной системе уравнений системы ограничений имеются две базисные переменные. Решим систему уравнений относительно базисных переменных x3 и x4. Запишем базисное решение в стандартной форме:

 

х

3

 

 

х4

 

или

Х

0

 

15 х1 3х2

13 3х1 х2

0; 0; 15; 13

.

Составим симплекс-таблицу:

Базис

Свободный

x1

x2

x3

x4

член

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

15

1

3

1

0

 

 

 

 

 

 

x4

13

3

1

0

1

 

 

 

 

 

 

F(X0)

0

-2

-3

0

0

 

 

 

 

 

 

Переходим к основному алгоритму симплекс-метода.

Итерация 1. Текущий опорный план не является оптимальным, так как в индексной строке находятся отрицательные коэффициенты.

В индексной строке F(х) выбираем максимальный отрицательный элемент. В качестве генерального столбца будет выступать x2. Вычислим значения Di по строкам как частное от деления: bi / ai2 и из них выберем наименьшее:

 

 

 

 

 

min

15

;

13

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1

5

.

Таким образом, строка х3 является генеральной. Разрешающий элемент равен РЭ = 3 и находится на пересечении генерального столбца и генеральной строки.

Формируем следующую часть симплексной таблицы. Вместо переменной x3 в план 1 войдет переменная x2.

Строка, соответствующая переменной x2 в плане 1, получена в результате деления всех элементов строки x3 плана 0 на разрешающий

элемент РЭ=3. На месте разрешающего элемента получаем 1. В остальных

клетках столбца x2 записываем нули. Таким образом, в новом плане 1

заполнены строка x2 и столбец x2.

Все остальные элементы нового плана, включая элементы индексной строки, определяем по правилу прямоугольника.

Элементы разрешающей строки делим на разрешающий элемент и

записываем в соответствующей по номеру строке новой таблицы:

a

 

arj

 

, при i = r.

 

rj

 

 

 

 

ark

Все остальные элементы новой таблицы рассчитываем по формулам:

 

 

 

a

/

a

 

 

a

ik

a

rj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ij

ij

 

a

 

,

при i ≠ r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

a

/

- элемент новой симплекс-таблицы, aij, - элемент предыдущей

ij

 

симплекс-таблицы, ark - разрешающий элемент , aik - элемент разрешающего столбца, arj - элемент разрешающей строки.

Представим расчет каждого элемента в виде таблицы:

Свободный

x1

x2

x3

x4

член

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 / 3

1 / 3

3 / 3

1 / 3

0 / 3

 

 

 

 

 

13-(15 * 1)/3

3-(1 * 1)/3

1-(3 * 1)/3

0-(1 * 1)/3

1-(0 * 1)/3

 

 

 

 

 

0-(15 * (-3))/3

-2-(1 * (-3))/3

-3-(3 * (-3))/3

0-(1 * (-3))/3

0-(0 * (-3))/3

 

 

 

 

 

После перерасчета получаем новую таблицу:

Базис

Свободный член

x1

x2

x3

x4

 

 

 

 

 

 

x2

5

0,333

1

0,333

0

 

 

 

 

 

 

x4

8

2,667

0

-0,333

1

 

 

 

 

 

 

F(X1)

15

-1

0

1

0

 

 

 

 

 

 

Итерация 2. Текущий опорный план не является оптимальным, так как в индексной строке находится отрицательный коэффициент.

В качестве генерального столбца будет выступать x1. Вычислим значения

Di по строкам как частное от деления: bi / ai1 и из них выберем наименьшее:

 

5

;

8

 

min

0,333

2,667

 

 

 

 

3

.

Таким образом, строка х4 является генеральной. Разрешающий элемент равен РЭ = 2,667 и находится на пересечении генерального столбца и генеральной строки.

Формируем следующую часть симплексной таблицы. Вместо переменной x4 в план 2 войдет переменная x1.

Строка, соответствующая переменной x1 в плане 2, получена в результате деления всех элементов строки x4 плана 1 на разрешающий элемент РЭ=2,667. На месте разрешающего элемента получаем 1. В остальных клетках столбца x1 записываем нули. Таким образом, в новом плане 2

заполнены строка x1 и столбец x1.

Все остальные элементы нового плана, включая элементы индексной строки, определяем по правилу прямоугольника.

После перерасчета получаем новую таблицу:

Базис

Свободный член

x1

x2

x3

x4

 

 

 

 

 

 

x2

4

0

1

0,375

-0,125

 

 

 

 

 

 

x1

3

1

0

-0,125

0,375

 

 

 

 

 

 

F(X2)

18

0

0

0,875

0,375

 

 

 

 

 

 

Среди значений индексной строки нет отрицательных. Поэтому эта таблица определяет оптимальное решение задачи.

Таким образом, получаем:

Х опт 3; 4 ;

Fmax F 3; 4 2 3 3 4 18 .

Ответ.

Х

опт

3; 4

;

F

18

. Для получения максимальной прибыли от

 

 

max

 

реализации продукции на предприятии необходимо производить 3 единицы изделий вида П1 и 4 единицы изделий вида П2. При использовании данного плана производства продукции прибыль от реализации продукции будет максимальной и составит 18 ден.ед.

Задача 16

При откорме животных каждое животное должно ежедневно получить не менее 13 ед. питательного вещества А, не менее 18 ед. вещества В и не более 68 ед. витамина С. Эти питательные вещества содержат два вида корма. Содержание единиц питательного вещества в 1 кг каждого вида корма и цена приведены в таблице 1.6.

Таблица – Исходная информация задачи

Питательное вещество

Вид корма

Минимальная суточная потребность в

 

 

 

 

 

питательном веществе,

 

П

1

П

2

 

 

 

 

 

усл .ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

4

13

13

 

 

 

 

 

В

 

3

2

18

 

 

 

 

 

С

 

1

11

68

 

 

 

 

 

Стоимость 1 кг корма

 

4

1

 

 

 

 

 

 

 

Составить рацион питания животных, обеспечивающий организм минимальными суточными потребностями в питательных веществах и имеющий минимальную

стоимость.

РЕШЕНИЕ: (проверить)

Симплекс-метод.

Решим прямую задачу линейного программирования симплексным методом, с использованием симплексной таблицы.

Определим минимальное значение целевой функции F(X) = 4x1+x2 при следующих условияхограничений.

4x1+13x2≤13

3x1+2x2≤18

x1+11x2≤68

Для построения первого опорного плана систему неравенств приведем к системе уравнений путем введения дополнительных переменных (переход к канонической форме).

В1-м неравенстве смысла (≤) вводим базисную переменную x3. В 2-м неравенстве смысла

(≤)вводим базисную переменную x4. В 3-м неравенстве смысла (≤) вводим базисную переменную

x5.

4x1+13x2+x3 = 13

3x1+2x2+x4 = 18

x1+11x2+x5 = 68

Матрица коэффициентов A = a(ij) этой системы уравнений имеет вид:

4 13 1 0 0 A = 3 2 0 1 0

1 11 0 0 1

Базисные переменные это переменные, которые входят только в одно уравнение системы ограничений и притом с единичным коэффициентом.

Решим систему уравнений относительно базисных переменных: x3, x4, x5

Полагая, что свободные переменные равны 0, получим первый опорный план:

X0 = (0,0,13,18,68)

Базисное решение называется допустимым, если оно неотрицательно.

Базис

B

x1

x2

x3

x4

x5

x3

13

4

13

1

0

0

x4

18

3

2

0

1

0

x5

68

1

11

0

0

1

F(X0)

0

-4

-1

0

0

0

Переходим к основному алгоритму симплекс-метода.

1. Проверка критерия оптимальности.

Среди значений индексной строки нет положительных. Поэтому эта таблица определяет оптимальный план задачи.

Окончательный вариант симплекс-таблицы:

Базис

B

x1

x2

x3

x4

x5

x3

13

4

13

1

0

0

x4

18

3

2

0

1

0

x5

68

1

11

0

0

1

F(X1)

0

-4

-1

0

0

0

Оптимальный план можно записать так:

x1 = 0, x2 = 0

F(X) = 4•0 + 1•0 = 0

Задача 17

При производстве двух видов продукции П1

и

П2 используются три вида сырья S1 , S2

,

S

3

 

 

. Известны запасы каждого вида сырья: 40, 15 и 28. Для изготовления единицы продукции вида

 

П1

необходимо 3 ед. сырья S1 , 2 ед. сырья вида S2 и 4 ед. сырья вида

S

3 . Производство единицы

 

продукции вида П2 требует затрат 5 ед. сырья вида

S1

, 1 ед. сырья вида

S2 и 1 ед. сырья вида

 

S

3 .

 

 

При реализации одной единицы продукции вида П1

предприятие получает прибыль в 2 ден.ед, а

при реализации одной единицы продукции вида

П2 прибыль составит 4

ден.ед. Требуется

составить план выпуска продукции, при котором предприятие получит наибольшую прибыль.

РЕШЕНИЕ:

 

 

 

 

 

 

 

1) Составим математическую модель исходной задачи.

 

 

 

Представим исходные данные в виде таблицы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормы расхода сырья на

 

Запасы

 

 

Вид сырья

единицу продукции

 

 

 

 

сырья

 

 

 

П1

 

П2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

3

 

5

 

40

 

 

S2

2

 

1

 

15

 

 

S3

4

 

1

 

28

 

 

Прибыль при реализации

 

 

 

 

 

 

 

одной единицы

2

 

4

 

 

 

 

продукции, ден.ед.

 

 

 

 

 

 

Объектом моделирования является процесс получения максимальной

прибыли от реализации выпускаемой продукции, а целью – оптимизация

структуры и объема производства.

Задача относится к классу оптимизационных задач. Математическая модель для задач такого класса состоит в построении целевой функции, для которой надо найти экстремум, при ограничениях.

Для решения поставленной задачи введем обозначения:

х1 – объем производства продукции вида П1;

х2 – объем производства продукции вида П2.

Общую прибыль от реализации продукции можно определить по формуле:

F ( X ) 2x

4x

2

1

 

(ден.ед.)

Функция F называется целевой, ее следует максимизировать. Поэтому получаем:

F 2x

4x

2

max

1

 

 

На целевую функцию накладываются следующие ограничения:

а) объем производства продукции не может быть отрицательным:

x1

0,

x2

0.

б) ограничение по запасам сырья вида S1:

1 2 40 ;

в) ограничение по запасам сырья вида S2:

2х

х

2

1

 

15

;

г) ограничение по запасам сырья вида S3:

1 х2 28 .

Математическая модель задачи: составить оптимальный план

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]