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

ftd

.pdf
Скачиваний:
39
Добавлен:
09.05.2015
Размер:
1.72 Mб
Скачать

Пример 3.3

Решить задачу линейного программирования графическим методом

F x1 x2

x3 3x4

7x5 min,

x x x 2x 3x 4,

 

1

 

2

3

4

5

x1

x2 4x3 x4 8x5 3,

x

x

 

4x

4,

2

3

 

5

 

 

 

 

 

 

xj

0,

j

 

.

 

 

1;5

Решение

Методом Жордана–Гаусса приведем систему уравнений-ограничений задачи к равносильной

 

 

1

1 1

2

3

 

 

 

4

1

1 1

2

3

 

4

 

 

 

 

A

 

B 1

1 4

1

 

8

 

 

 

3 ~ 0 2

5

3

11

 

7 ~

 

 

 

 

 

1 1

0

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

4

 

4

0

4

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0

0

2

1

 

8

1 0 0

 

2

1

 

8

 

 

~ 0 0

3

3

3

 

15 ~ 0 0 1

1

1

 

5 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0 1

1

0

4

 

4

0 1 0

 

3

 

9

 

 

 

 

 

 

Поскольку система совместна (r=rang A rang A B 3) и выполняется ус-

ловие n r 2, где n – число неизвестных системы ограничений, то данная задача линейного программирования может быть решена графическим методом.

На основе последней матрицы запишем систему в следующем виде

x

 

2x

x

8,

 

 

1

 

4

5

5,

 

 

 

 

x3 x4

x5

(*)

 

 

x2

x4 3x5 9.

 

 

 

 

Выразим в системе (*) базисные неизвестные x1, x2,

x3 через свободные

x4, x5

 

 

 

 

 

 

 

x 8 2x x ,

 

 

 

1

4

5

 

 

 

x3 5 x4 x5,

 

(**)

 

x 9 x 3x .

 

 

 

2

4

5

 

 

Исключим базисные переменные из целевой функции

F 8 2x4 x5 9 x4 3x5 5 x4 x5 3x4 7x5 22 x4 4x5.

По условию xj 0, j 1;5, поэтому в преобразованных уравнениях-

ограничениях (*) отбросим базисные неизвестные и заменим знаки равенства знаками неравенства « », получим вспомогательную задачу линейного программирования с двумя переменными

60

F 22 x4 4x5 min,

2x4 x5 8,x4 x5 5,

x4 3x5 9, x4 0, x5 0.

Решим задачу графическим методом. Свободный член в целевой функции 22 на отыскание оптимального решения не влияет и учитывается только при вычислении значения целевой функции.

Определим многоугольник решений

l : 2x x 8,

 

x4

 

 

 

x5

 

1;

 

 

 

 

 

 

1

4

5

4

 

8

 

 

 

l

2

: x x 5;

x4

 

 

x5

 

1;

 

 

 

 

 

4

5

5

 

 

 

5

l : x 3x 9;

 

x4

 

 

x5

1;

 

 

 

 

3

4

5

9

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l4 : x4 0; l5 : x5 0.

Найдем полуплоскость, определяемую каждым неравенством. Возьмем точку с

координатами 5;3 для всех неравенств

 

2 5 3 8 – верно;

5 0 – верно;

5 3 5 – верно;

5 0 – верно;

5 3 3 9 – верно;

 

Значит, относительно каждой прямой искомыми являются полуплоскости, в

которых лежит точка 5;3 . Пересечение этих полуплоскостей является много-

угольником решений задачи (рис. 11).

 

 

 

Построим

вектор цели

c 1;4

и

прямую

нулевого уровня

l0 : x4 4x5

0. Переместим

прямую l0

в

направлении

противоположном

вектору c до последней общей точки ее с многоугольником решений – точки A. Координаты этой точки определяют оптимальное решение вспомогательной задачи.

A l2 l3:

x

x 5,

x x 5,

x* 6,

4 5

 

4

5

4

x

3x 9;

4x 4;

x* 1.

4

5

 

5

5

Вычислим минимальное значение целевой функции

Fmin 22 6 4 1 20.

61

х5 l1 l4

8

c

 

 

 

 

l3 3

 

 

 

l0

l5

 

 

A

x4

4

5

 

0

 

9

l2 -5

Рис. 11

Подставим найденные значения x* и x*

в систему (**) и вычислим значения

4

5

 

остальных переменных

 

 

x 8 2 6 1,

x 5,

1

 

1

x3 5 6 1,

 

x3 0,

x 9 6 3 1;

x 0.

2

 

2

Таким образом, оптимальное решение исходной задачи:

X* 5;0;0;6;1 . Ответ: Fmin 20 при X* 5;0;0;6;1 .

Задача 3.4. На три базы A1, A2, A3 поступил однородный товар соответст-

венно в количестве: a1, a2, a3. Товар требуется перевезти в количестве b1

единиц в магазин B1, в количестве b2 единиц в магазин B2, b3 ед. в магазин

B3, b4 ед. в магазин B4, b5 ед. в магазин B5. Матрица тарифов перевозок

62

cij между базами и магазинами, запасы товаров на базах и потребности в

товарах для магазинов заданы таблицей:

 

 

 

 

Базы

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

 

 

1

2

3

4

5

i

 

A1

c11

c12

c13

c14

c15

a1

 

A2

c21

c22

c23

c24

c25

a2

 

A3

c31

c32

c33

c34

c35

a3

Потребности bj

b1

b2

b3

b4

b5

 

Спланировать план перевозок таким образом, чтобы общая их стои-

мость была минимальной.

 

 

 

 

 

 

Данные к условию задачи, соответствующие вариантам:

1)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

 

A1

1

2

3

4

5

i

 

14

8

17

5

3

120

 

A2

21

10

7

11

6

180

 

A3

3

5

8

4

9

200

Потребности bj

70

120

105

125

110

 

2)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

 

A1

1

2

3

4

5

i

 

21

18

14

3

6

400

 

A2

7

11

10

5

12

370

 

A3

4

8

16

9

13

380

Потребности bj

250

200

290

260

100

 

3)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

 

A1

1

2

3

4

5

i

 

14

8

17

5

3

530

 

A2

21

10

7

11

6

570

 

A3

3

5

8

4

9

600

Потребности bj

300

380

450

370

250

 

4)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

 

 

1

2

3

4

5

i

A1

2

10

15

14

4

350

A2

3

7

12

5

8

350

A3

21

18

6

13

16

300

Потребности bj

180

220

230

270

100

 

63

5)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

12

9

7

11

6

350

 

A2

4

3

12

2

8

300

 

A3

5

17

9

4

11

300

Потребности bj

180

220

230

270

100

 

6)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

2

4

11

5

3

400

 

A2

8

17

13

7

6

370

 

A3

14

10

5

8

9

380

Потребности bj

250

200

290

210

150

 

7)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

A1

1

2

3

4

5

i

 

2

4

5

11

3

120

 

A2

12

8

6

14

11

150

 

A3

10

15

7

9

18

100

Потребности bj

85

65

90

60

70

 

8)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

3

8

7

11

15

120

 

A2

14

3

1

8

6

180

 

A3

9

5

16

7

12

200

Потребности bj

70

120

105

125

110

 

9)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

A1

11

4

15

7

2

260

A2

20

9

7

14

5

400

A3

18

10

3

8

6

240

Потребности bj

180

200

190

230

100

 

64

10)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

12

9

7

11

6

150

 

A2

4

3

12

2

8

170

 

A3

5

17

9

4

11

260

Потребности bj

100

70

150

150

80

 

11)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

7

4

15

9

14

170

 

A2

11

2

7

3

10

150

 

A3

4

5

12

8

17

180

Потребности bj

90

120

110

130

70

 

12)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

A1

1

2

3

4

5

i

 

2

4

11

5

3

350

 

A2

8

17

13

7

6

200

 

A3

14

10

5

8

9

270

Потребности bj

190

280

110

100

120

 

13)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

3

10

14

15

6

370

 

A2

2

22

4

12

9

450

 

A3

8

5

11

15

7

480

Потребности bj

300

280

330

290

100

 

14)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

A1

7

4

15

9

14

100

A2

11

2

7

3

10

100

A3

4

5

12

8

17

100

Потребности bj

85

65

90

60

70

 

65

15)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

14

8

17

5

3

370

 

A2

21

10

7

11

6

450

 

A3

3

5

8

4

9

480

Потребности bj

300

280

320

200

100

 

16)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

11

4

15

7

2

200

 

A2

20

9

7

14

5

300

 

A3

18

10

3

8

6

200

Потребности bj

120

230

190

160

120

 

17)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

A1

1

2

3

4

5

i

 

3

8

7

11

15

560

 

A2

14

3

1

8

6

570

 

A3

9

5

16

7

12

620

Потребности bj

300

330

350

370

250

 

18)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

2

10

15

14

4

150

 

A2

3

7

12

5

8

170

 

A3

21

18

6

13

16

260

Потребности bj

100

90

160

150

80

 

19)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

A1

14

8

17

5

3

120

A2

21

10

7

11

6

100

A3

3

5

8

4

9

230

Потребности bj

70

120

105

125

110

 

66

20)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

12

9

7

11

6

175

 

A2

24

3

12

2

8

165

 

A3

5

17

9

4

11

180

Потребности bj

50

110

110

100

70

 

21)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

3

8

7

11

15

200

 

A2

14

3

1

8

6

400

 

A3

9

5

16

7

12

200

Потребности bj

180

200

190

230

100

 

22)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

A1

1

2

3

4

5

i

 

2

4

11

5

3

250

 

A2

8

17

13

7

6

300

 

A3

14

10

5

8

9

270

Потребности bj

120

230

190

160

120

 

23)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

3

10

14

15

6

100

 

A2

2

22

4

12

9

150

 

A3

8

5

11

15

7

180

Потребности bj

90

120

110

130

70

 

24)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

A1

21

18

14

3

6

370

A2

7

11

10

5

12

450

A3

4

8

16

9

13

480

Потребности bj

300

280

330

290

100

 

67

25)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

2

4

5

11

3

260

 

A2

12

8

6

14

11

400

 

A3

10

15

7

9

18

240

Потребности bj

180

200

100

200

100

 

26)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

7

4

15

9

14

150

 

A2

11

2

7

3

10

170

 

A3

4

5

12

8

17

260

Потребности bj

100

90

160

150

80

 

27)

Магазины

B

B

B

B

B

Запасы a

Базы

A1

1

2

3

4

5

i

 

3

10

14

15

6

560

 

A2

2

22

4

12

9

570

 

A3

8

5

11

15

7

620

Потребности bj

300

380

450

220

250

 

28)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

 

A1

2

4

5

11

3

400

 

A2

12

8

6

14

11

370

 

A3

10

15

7

9

18

380

Потребности bj

250

200

290

260

150

 

29)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

A1

11

4

15

7

2

350

A2

20

9

7

14

5

350

A3

18

10

3

8

6

300

Потребности bj

180

220

230

270

100

 

68

30)

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

Базы

A1

 

21

18

14

3

6

120

A2

 

7

11

10

5

12

150

A3

 

4

8

16

9

13

100

Потребности bj

80

60

80

60

50

 

Пример 3.4

 

 

 

 

 

 

 

 

На три базы

Ai,

i 1;3

поступил однородный товар, который требуется

перевезти в магазины Bj ,

j 1;5. Матрица тарифов перевозок (cij ) между

базами и магазинами, запасы товаров (ai ) на базах и потребности в товарах

(bj ) для магазинов заданы таблицей:

 

 

 

 

Базы

Магазины

B1

B2

B3

B4

B5

Запасы ai

A1

 

2

3

4

5

1

430

A2

 

2

4

3

6

7

320

A3

 

6

5

8

5

4

380

Потребности bj

190

200

220

210

150

 

Спланировать план перевозок таким образом, чтобы общая их стои-

мость была минимальной.

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем суммарные запасы поставщиков (баз) и суммарные запросы потреби-

телей (магазинов)

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ai 430 320 380 1130,

 

 

 

5

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bj 190 200 220 210 150 970.

 

 

j 1

 

 

 

 

 

 

 

3

 

5

 

 

 

 

 

 

Поскольку ai bj

, то данная задача с неправильным балансом. Необ-

i 1

j 1

 

 

 

 

 

 

ходимо ввести шестого, фиктивного потребителя с потребностями

b6 1130 970 160

и нулевыми стоимостями перевозок единиц товара:

69

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]