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

Лин. програм. учеб. пособие (Азарнова Т. В

.).pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
21.05.2015
Размер:
538.99 Кб
Скачать

Л и нейн ое п р огр а м м и р ов а ни е

2. На

за ключи т ельн ойи т ер а ци и , кр ом е т ого, когда п олучен а оп т и м а ль-

н а я т очка, оцен ки в с ех в ект ор ов Aj

н еот р и ца т ельн ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

==, 1n ³j0, -

c

Ac B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

B

 

j

j

 

и ли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

T T c, T y =A A y Ac B

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

B

 

 

 

т .е. в ект ор

 

 

=

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ByB

c яв ляет с я доп ус т и м ы м в дв ойс т в ен н ойза да че, кр ом е т о-

го, он яв ляет с я р еш

 

ен и ем дв ойс т в ен н ойза да чи .

П р и

эт ом

за м ет и м , чт оча с т ь

огр а н и чен и й

дв ойс т в ен н ой

за да чи

в ы п олн яет с я

 

 

в

в и де

р а в ен с т в

( T )j =

j ,

 

Î I ,

гдеj cI -Aм нyож ес т в оба зи с н ы х и н декс ов

(т а кка коцен ки ба -

зи с н ы х в ект ор ов в с егда

р а в н ы

н улю

j

= 0, j Î I ). Та ки е т очки y н а зы в а ют -

с я ба зи с н ы м и

в

дв ойс т в ен н ойза да че.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ра с с м от р и м

 

п р и м ер ы п р и м ен ен и я и злож ен н ойт еор и и

дв ойс т в ен н ос т и

кр еш ен и ю за да ч ли н ейн огоп р огр а м м и р ов а н и я.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м ер

3. На

ос н ов а н и и гр а фи чес кого а н а ли за

дв ойс т в ен н ойза да чи

и с с ледов а т ьр а зр еш

 

и м ос т ьс ледующ и х за да ч и

в

с луча е р а зр еш и м ос т и н а йт и

оп т и м а льн ое зн а чен и е целев ойфун кци и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а )

1

+

2

+

x

 

® minx

 

 

36

б)9

 

+

+

 

x x® minx2

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

2

 

 

- + 2 +xx

³ 3x

2

 

 

 

- + + x = 2x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

3 + - x31 ³1x2

 

 

 

 

 

 

-

 

 

- xx31 =31 x2

2

 

 

 

³

 

 

 

 

³ x31 ³ 0 x2 , 0

0,

 

³

 

 

³ x31 ³ 0 x2 , 0

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реш ен и е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дв ойс т в ен н ы е кп р едлож ен н ы м

за да ча м

от н ос ят с я кза да ча м

ли н ейн о-

го п р огр а м м и р ов а н и я в

R2 и

п оэт ом у

и х м ож н о р еш а т ь оп и с а н н ы м в

§1

гр а фи чес ки м

 

м ет одом .

 

Дв ойс т в ен н а я кза да че а ) и м еет

в и д:

 

 

 

3y1 + y2 ® max

- y1 + 3y2 £ 6

2y1 + y2 £ 9 y1 - y2 £ 3 y1, y2≥0

33

Л и нейное п р огр а м м и р ов а ни е

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Y

 

d=12

3

 

 

 

 

 

 

 

.Y* max

 

 

 

 

 

 

 

 

Y1

 

 

 

 

 

 

 

 

Y1

 

 

 

 

 

 

d=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ри с .6

 

 

= ( 41,) с

Г р а фи чес кое р еш ен и е да н н ойза да чи (Ри с . 6) п ока зы в а ет , чт оY *

 

 

 

 

 

 

 

max

 

zmax*

= 13.

 

В с и луп ер в ойт еор ем ы дв ойс т в ен н ос т и

и с ходн а я за да ча

т а кж е

и м еет р еш

ен и е, п р и чем

оп т и м а льн ое зн а чен и е р а в н о13.

 

 

Дв ойс т в ен н а я за да ча

кза да че б) и м еет в и д:

 

 

 

 

 

 

 

2y1 + y2 → max

 

 

 

 

 

 

 

y1 + y2 ≤ 2

 

 

 

 

 

 

 

y1 − 3y2

≤ 1

 

 

 

 

 

 

 

y1 − 2y2

≤ 2

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y1

 

 

 

2

 

3

d=0

d=5

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ри с .7

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

Л и нейн ое п р огр а м м и р ов а ни е

Г р а фи чес ки йа н а ли з п ока зы в а ет , чт одв ойс т в ен н а я за да ча н ер а зр еш и м а и з-за н еогр а н и чен н ос т и целев ойфун кци и , п оэт ом у п о с в ойс т в у 3 и с ходн а я

за да ча н ер а зр еш и м а и з-за п ус т от ы доп ус т и м огом н ож ес т в а .

 

 

П р и м ер 4. О п р едели т ь, яв ляют с я ли да н н ы е в ект ор ы

x и y

оп т и м а ль-

н ы м и р еш ен и ям и да н н ойза да чи и дв ойс т в ен н ойкн ей:

 

 

 

+

+ xx

® maxx

 

 

8

10

 

1 3

 

 

2

 

 

 

 

 

+ 4

+xx

 

= 2x

2

 

 

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

+ 2

xx

 

= 0x

2

 

 

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

³

³ x31 ³ 0 x2 , 0

0,

 

 

 

 

æ 9

 

7

ö

 

 

x (

), 1,1y0,= ç

 

,-

 

÷ =

 

 

 

2

 

 

 

 

 

è 2

 

ø

 

 

 

Реш ен и е. Реш ен и е да н н ойза да чи ос ущ ес т в ляет с я в н ес колькоэт а п ов :

1)

п одс т а в и м

т очку x = (

1,)10,в

огр а н и чен и я и с ходн ойза да чи ; т а кка кт очка

 

удов лет в ор яет огр а н и чен и ям , п ер еходи м

кс ледующ ем уэт а п у;

2)

п ос т р ои м

дв ойс т в ен н ую за да чу

 

 

 

 

 

 

 

 

2y1 ® min

 

 

 

 

 

 

 

y1 + y2 ³ 1

 

 

 

 

 

 

 

y1 +

y2 ³ 104

2

 

 

 

 

 

 

y1 - y2 ³ 8 ;

 

 

 

æ 9

 

7

ö

 

 

3)

п одс т а в и м

т очку y = ç

 

,-

 

÷ в огр а н и чен и я дв ойс т в ен н ойза да чи ; т очка

 

2

 

 

è 2

 

ø

 

 

удов лет в ор яет огр а н и чен и ям , п ер еходи м кс ледующ ем уэт а п у;

4) п одс т а в и м

т очку x = ( 1,)10,в целев ую фун кци ю и с ходн ойза да чи , а т очку

æ 9

 

7

ö

y = ç

 

,-

 

÷ - в целев ую фун кци ю дв ойс т в ен н ойза да чи ; п олучен н ы е зн а -

 

2

è 2

 

ø

чен и я с ов п а да ют , п оэт ом уп ос в ойс т в у4 да н н ы е т очки яв ляют с я с оот в ет -

с т в ен н ор еш ен и ем и с ходн ойи

дв ойс т в ен н ы х за да ч.

 

 

 

 

 

П р и м ер 5. На йт и р еш ен и е с ледующ ейЗЛ П

п ут ем

 

гр а фи чес когоа н а -

ли за дв ойс т в ен н ойза да чи :

 

 

+ x

 

®xmaxx

 

 

 

 

 

5

+

+

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

4

+

 

x + x

4

= 16x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

-

-

+ x

4

=xx4

 

x

2

6

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

³

³

 

3 ³ x4 ³ 0 .x1 , 0 x2 , 0 0,

 

 

Реш ен и е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дв ойс т в ен н а я за да ча за п и ш

ет с я в

в и де

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y1 +

y2 ® min

 

 

 

 

4

16

 

 

y1 +

y2 ³ 54

 

6

 

 

 

 

 

 

 

- 4y2 ³ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

Л и нейное п р огр а м м и р ов а ни е

y1 - y2 ³ 1 y1 + y2 ³ 1

y1, y2≥0

Г р а фи чес ки йа н а ли з эт ойза да чи п ока за н н а с ледующ ем р и с ун ке.

Y2

 

.

Y1

 

Y*min

 

 

d=9

d=0

 

 

Ри с . 8

 

 

 

 

 

 

Y *

æ

13

 

1 ö

z*

 

 

О п т и м а льн ы м р еш ен и ем

яв ляет с я в ект ор

= ç

 

 

,-

 

÷ ,

= 25. На ос -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

min

è 8

 

4 ø

min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н ов а н и и

в т ор ойт еор ем ы дв ойс т в ен н ос т и

для в ект ор а x*,яв ляющ егос я р еш е-

 

н и ем

и с ходн ойза да чи долж н ы , в ы п олн ят ьс я р а в ен с т в а

*

*

y*x +y= 0 -) 5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

*

*

y*x( y-= 0 -)1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x*

y*

- = 0 -)1 ( 4

*

*

y*x( y+= 0 .-)1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

4

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П одс т а в ляя коор ди н а т ы в ект ор а Ymin* , п олуча ем , чт о п ер ем ен н ы е x3 и x4 и с ходн ойза да чи долж н ы обр а щ а т ьс я в н уль. Тогда и з и с ходн ойс и с т ем ы п о-

луча ем

4x1 = 16, от куда

x1 = 4,

и

x1 x2 = 46, от куда4

x2 = 5. Следов а т ель-

н о,

р еш ен и ем и с ходн ойза да чи

яв ляет с я в ект ор X max*

=

 

 

 

) 0,. П0,р5,и(4эт ом

zmax*

=

+ 5=254*.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м ер 6. О п р едели т ь р еш ен и е

дв ойс т в ен н ойза да чи кза да че и з п р и -

м ер а 1 § 4, и с п ользуя р еш ен и е и с ходн ойза да чи .

 

 

 

 

 

 

 

Реш ен и е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с оот в ет с т в и и с

за м еча н и ем

1 оп т и м а льн ы м р еш

ен и ем дв ойс т в ен н ой

 

 

 

 

 

 

æ1

1

0

ö

 

æ3

ö

 

за да чи

яв ляет с я в ект ор

= TyB−1c = (

ç

1

0

÷

 

ç

4

÷

, где м а т р и ца B−1

1,)2,30

÷

=

ç

÷

 

 

 

B

 

 

ç

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

-

0 1

÷

1

ç

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

è

ø

è1

ø

 

36

Л и нейн ое п р огр а м м и р ов а ни е

яв ляет с я

м а т р и цей

обр а т н ой к оп т и м а льн ой ба зи с н ой м а т р и це

 

 

æ -

1 0

ö

1

= [

 

ç

0

÷

. 1

AB A]=A

÷

 

53 1

ç

 

 

 

 

ç

10

÷

1

 

 

è

ø

 

 

 

 

Задачи длясам о ст о ят ельн о го реш ен ия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сос т а в и т ьдв ойс т в ен н ы е за да чи

кс ледующ и м

и с ходн ы м

и п р ов ер и т ь

 

 

 

 

 

 

 

с в ойс т в о1 дв ойс т в ен н ы х

за да ч:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

-

+

- x

4

®xmax x

2

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- +

- x4 £ 52x3x1 3 x2

2

 

3)

 

-

+

-

 

+ x

 

 

®xmin2

x

x

 

 

3

 

+ 2 - + x

 

 

£x3x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

5

2

 

 

4

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

- + -

 

- x

 

2= 10x

 

 

x

x 3

 

 

³

 

³

 

 

³ x4 ³ 0 ;x31

, 0 x2

, 0

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

4

 

 

31

 

2

 

 

 

 

 

 

+

- +

 

+ x

 

³28x

 

xx

 

2x

 

 

2)

 

 

3x3 - x4

® max

 

 

 

 

 

 

 

 

5

4

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- +

 

- + x5 £ 4 x4 2x3x1

x2

 

 

- 2

+ x4 = x81

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

 

³ x41 ³ 0.x3 , 0

 

0,

 

 

 

 

 

 

+ - 3xx = 6x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

³

³ x4 ³ 0 x31 , 0 x2 , 0

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. На ос н ов а н и и гр а фи чес когоа н а ли за

дв ойс т в ен н ойза да чи и с с ледов а т ьр а з-

 

 

 

 

р еш

и м ос т ь с ледующ и х за да ч

и в

с луча е р а зр еш

и м ос т и н а йт и оп т и м а льн ое

 

 

 

 

зн а чен и е целев ойфун кци и :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

-

+

- x

4

® maxx x

 

x 2

2

4

 

+ 3

+xx

£ -x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

2

 

 

 

 

 

1 3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- +

- x4 £ 52x3x1

 

x2

2

 

 

 

-

+ x31 ³41 x2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

+

 

- x4 ³ x431

 

2x2

2

 

x1 ³ x2 ³ 0;

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

+

+

x x® minx2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2)

-

+

-

 

x

 

® minx x

 

2x

 

6

 

 

 

 

 

3 1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

2

 

- + + x31 = 2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2x1 - x4 = x43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

- xx =31 x

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- + - 3x4 ³ 8x31

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

³ x ³ 0. x , 0

 

 

0,

 

 

 

 

 

³

 

£ x41 ³ 0;x3

 

, 0

 

0,

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

-

 

+ xx

 

® minx

 

 

 

 

 

4 3

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Для ка ж дойи з п а р ы

дв ойс т в ен н ы х за да ч в озм ож н ы

т р и в а р и а н т а

 

от в ет а :

 

 

 

 

за да ча р а зр еш и м а

 

(Р),

фун кци я н е огр а н и чен а

(Н),

обла с т ь п ус т а я (П ). Эт о

 

 

 

 

п озв оляет , в ообщ е гов ор я, р а с с м от р ет ь9 с и т уа ци й: РР (обе за да чи

р а зр еш и -

 

 

 

 

м ы ), РН(п ер в а я р а зр еш и м а , в ов т ор ойцелев а я фун кци я н е огр а н и чен а ) и

т .д.

 

 

 

 

У ка за т ьв с е в озм ож н ы е с и т уа ци и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. П р и в ес т и п р и м ер ы

дв ойс т в ен н ы х п а р , обла да ющ и х с ледующ и м и

 

с в ойс т -

 

 

 

 

в а м

и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

обе за да чи

и м еют оп т и м а льн ы е р еш ен и я;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

одн а

за да ча и м еет

н еогр а н и чен н ую доп ус т и м ую обла с т ь, в т ор а я - п ус т ую

 

 

 

 

обла с т ь;

37

Л и нейное п р огр а м м и р ов а ни е

3)доп ус т и м ы е обла с т и обеи х за да ч п ус т ы е;

4)доп ус т и м ы е обла с т и обеи х за да ч н еогр а н и чен н ы е.

5. О п р едели т ь, яв ляют с я ли да н н ы е в ект ор ы x и y р еш ен и ям и да н н ойза да - чи и дв ойс т в ен н ойкн ей:

+ 4

+xx

®xmax

 

 

 

 

1 3

 

2

 

 

 

+

+ xx

= 9 x

2

2 5

12

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

+ xx

 

= 11x

4 3

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

³ x31 ³ 0 x2 , 0

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

3

 

 

1 ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = (

), 2,y10,= ç

 

 

 

,

 

 

÷.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

14 ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Реш и т ь дв ойс т в ен н ы е за да чи , и с п ользуя р еш

 

ен и е и с ходн ы х за да ч

 

с и м -

 

п лекс н ы м

м ет одом :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

+

+

xx ® maxx

3

 

2

2)

 

 

+

 

+ + x

4

 

 

®xminx

2

 

 

 

 

 

 

31

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

-

+xx

³ 5x

2

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

- - 2 + x

4

£ 6x x

 

 

x

2

 

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

 

 

 

 

 

+ + 2x3x1³ 10x2

 

 

 

 

 

- x1

+ x3

 

 

 

 

£ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

- + 3 -xx

³ 2x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

+ 2x

42

 

£ 8x

3

2

3

 

 

 

1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

³ x31 ³ 0 x2 , 0

0,

 

 

 

 

 

³

 

³

 

 

 

 

 

 

³ x4 ³ 0 x31 , 0 x2 , 0

3)

-

+

 

+ x

4

®xmaxx

x 2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

-

xx

 

=x210

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ x1 + x4 = 7x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

+ x1 + x5 = 4x33

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

 

³

 

 

 

³

 

 

³ x5 ³ 0 x4 , 0 x31 , 0 x2 , 0

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Тран сп о рт н аязадача

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тр а н с п ор т н а я за да ча

фор м ули р ует с я с ледующ и м

обр а зом . И

 

м еет с я m

 

п ун кт ов п р ои зв одс т в а

A1, A2,..., Am одн ор одн огоп р одукт а

и

n п ун кт ов п о-

 

т р еблен и я

B1, B2,..., Bn . За да н ы объем ы п р ои зв одс т в а

ai ,

i =

 

 

ка ж дого

 

1, m

 

п ун кт а Ai

и р а зм ер ы с п р ос а ка ж дого п ун кт а

 

bj ,

 

j =

 

в

одн и х и т ех ж е

 

 

 

1, n

 

еди н и ца х и зм ер ен и я . И

зв ес т н а

т а кж е м а т р и ца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= =

 

р а ,с=j- , 1m

( i C),

 

 

 

 

 

 

ij

 

 

 

 

 

 

 

 

, 1n

ходов cij ,

с в яза н н ы х с п ер ев озкойеди н и цы п р одукци и

и з п ун кт а

 

Ai в п ун кт

 

B j . Тр ебует с я с ос т а в и т ьп ла н п ер ев озок, обес п ечи в а ющ и йп р и м и н и м а льн ы х

 

с ум м а р н ы х р а с хода х

удов лет в ор ен и е в с ех п ун кт ов

п от р еблен и я

 

за

 

с чет

 

и м еющ егос я в

п ун кт а х п р ои зв одс т в а

п р одукт а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и в еден н а я фор м ули р ов ка п р едп ола га ет

н а ли чи е р а в ен с т в а

 

 

(ус лов и я

 

ба ла н с а )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л и нейн ое п р огр а м м и р ов а ни е

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å ai = å bj .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Та ка я за да ча

н а зы в а ет с я за кр ы т ойт р а н с п ор т н ойза да чей. М а т ем а т и че-

 

с ка я п ос т а н ов ка эт ойза да чи

и м еет

с ледующ и йв и д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

n

 

 

 

ij

 

ij

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å å

c

x

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

® min

 

 

 

 

 

 

п р и огр а н и чен и ях

 

 

i=1 j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å x ij

= ai

 

i =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å x ij = bj

 

 

j =

1, n

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ij

³ 0

 

 

 

 

 

 

,

 

,

,

,

(4)

 

 

 

 

 

 

 

i = 1 m

 

j = 1 n

 

 

где x ij - коли чес т в оп р одукт а , п ер ев ози м ое и з п ун кт а

 

Ai в

п ун кт B j .

 

 

 

 

 

 

 

Без огр а н и чен и я общ н ос т и в с егда

 

 

и,

,

 

 

м ож н ос чи т а т ь, чт о ai > 0 i = 1 m

 

j >

=b

 

. 0,j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 1n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За да ча (1)-(4) яв ляет с я за да чейли н ейн огоп р огр а м м и р ов а н и я, за п и с а н -

 

н ойв ка н он и чес койфор м е. О н а и м еет

mn п ер ем ен н ы х и m + n огр а н и чен и й.

 

Л

юба я доп ус т и м а я т очка за да чи

м ож ет бы т ьза п и с а н а

в

в и де м а т р и цы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ x

11

 

...

 

 

x1n

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X = (x ij ) =

ç

 

 

 

...

...

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç ...

 

 

÷ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

...

 

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

èx m1

 

 

 

x mn ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а ки зв ес т н о, н е люба я за да ча ли н ейн огоп р огр а м м и р ов а н и я и м еет

р е-

 

ш

ен и е. У с лов и я р а зр еш и м ос т и

т р а н с п ор т н ойза да чи

фор м ули р уют с я в

с ле-

 

дующ ейт еор ем е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тео рем а 1.

Для р а зр ешимост и т р а нсп ор т ной за да чи необходимо и

 

дост

а т очно вы п олнение следую щ его условия ба ла нса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å ai

=

 

å bj .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М ож н о п ока за т ь, чт о чи с ло н еза в и с и м ы х ур а в н ен и й с и с т ем ы

(2)-(3)

 

р а в н о m + n − 1. О т с юда , в ча с т н ос т и ,

с ледует , чт олюба я доп ус т и м а я ба зи с -

 

н а я т очка т р а н с п ор т н ойза да чи

с одер ж и т

н е более m + n − 1 п олож и т ельн ы х

 

коор ди н а т .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ра с с м от р и м

дв а м ет ода

н а хож ден и я

и с ходн ой ба зи с н ой т очки

для

 

т р а н с п ор т н ойза да чи : м ет од "с ев ер о-за п а дн огоугла " и

м ет од м и н и м а льн ого

 

элем ен т а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

Л

и нейное п р огр а м м и р ов а ни е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М ет о д "сев еро -зап адн о го угла"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А лгор и т м

п ос т р оен и я и с ходн ойба зи с н ойт очки с кла ды в а ет с я и з н ес кольки х

 

 

 

ш

а гов , н а

ка ж дом

и з кот ор ы х оп р еделяет с я в ер хн и йлев ы йэлем ен т

м а т р и цы

 

 

 

X . Сфор м ули р уем

 

а лгор и т м

м ет ода "с ев ер о-за п а дн огоугла ".

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 0. П ола га ем

0

 

=

0

=

 

=

 

 

j

 

 

 

i

j

i

== , n1.

,=j

, m1

 

i

b

,b

a

Ш

а г 1. П ола га ем

 

i

 

j

0

=

x

(

i′ ,bj

0

)a. Есminли xi

j

0

= ai

, т оп ер еходи м

кш а гу2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

п р от и в н ом с луча е - кш а гу4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 2. П ола га ем

 

 

 

j0 =

 

j0

xbi0 j0 . bИ

н декс у i0

п р и с в а и в а ем

зн а чен и е

i0

+ 1.

 

 

 

Ес ли

i0

= m , т оп ер еходи м

кш а гу3, в

п р от и в н ом

с луча е кш а гу1.

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 3. П ола га ем

x

0

 

 

= b

 

для в с ех

j ³ j

0

. Реш ен и е за кон чен о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i0

j

i0

i

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 4. П ола га ем

 

 

 

=

xai0 j0 . Иa н декс у j0

п р и с в а и в а ем

зн а чен и е

j0

+ 1.

 

 

 

Ес ли

j0

= n , т оп ер еходи м

кш а гу5, в п р от и в н ом

с луча е п ер еходи м

кш а гу1.

 

 

 

Ш

а г 5. П ола га ем

x 0

 

= ai

 

дляijв с ех i ³ i0 . Реш ен и е за кон чен о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ра с с м от р и м

п р и м ер

 

и с п ользов а н и я да н н огоа лгор и т м а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м ер 1. И с ходн ы е да н н ы е:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ai

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

22

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

30

 

 

 

 

3

 

15

 

4

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

1

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

36

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

3

 

 

 

 

5

 

 

3

 

 

 

6

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

6

 

 

8

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

в ер хн ем

 

 

п р а в ом

 

углу

 

в

 

ка ж дой

 

 

ячейке

с т оят

коэффи ци ен т ы

 

 

 

 

ij

=

 

j = c5,.1Даi ,н,н4,а 1я за да ча яв ляет с я за кр ы т ойт р а н с п ор т н ойза да чей, т а к

 

 

ка кс ум м а

п от р ебн ос т ейв

п р одукт е р а в н а

с ум м е и м еющ егос я п р одукт а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45+70+15+50=30+36+36+22+56.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результ а т ы р а бот ы

 

а лгор и т м а за п и с а н ы в

в н и ж н ем

лев ом углуячейки .

П о-

 

 

 

лучен а и с ходн а я ба зи с н а я т очка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л и нейн ое п р огр а м м и р ов а ни е

æ

0 0 ö

 

0

15

30

ç

0

÷

13

 

36 0

21

ç

÷

 

X = ç

06

÷

09

0

 

 

ç

÷

 

 

ç

 

÷

0

0

 

 

è

500ø

 

 

с o зн а чен и ем

целев ойфун кци и р а в н ы м

804.

М ет од

"с ев ер о-за п а дн ого угла "

м ож ет ока за т ьс я очен ь "да леки м " от

оп т и м а льн ого, т а кка кп р и п ос т р оен и и

н а ча льн ойба зи с н ойт очки эт и м м ет о-

дом м ы с ов с ем н е р еа ги р уем н а коэффи ци ен т ы целев ойфун кци и cij . Ва ж н о

и м ет ь п р ос т ойм ет од, п озв оляющ и йс т р ои т ь н а ча льн ую ба зи с н ую т очку в о

м н оги х с луча ях бли зкую коп т и м а льн ой. Та ки м м ет одом яв ляет с я н екот ор а я

м оди фи ка ци я м ет ода "с ев ер о-за п а дн огоугла " - м ет од м и н и м а льн огоэлем ен -

т а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алго рит м

 

 

м ет о да м ин им альн о го элем ен т а

 

 

 

Ш

а г

0. П ола га ем

¢

=

 

 

 

 

¢ = ,

 

 

 

 

j)Îi,Ω( , bгдеa Ωb

a{

 

 

==

 

}. ,=j , m1 :ii)(

 

 

 

 

j

 

i j

 

, n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г

1. О п р еделяем

п а р уи н декс ов

(i0 , j0 ) и з ус лов и я

min c = c 0 j0 i.

ij

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ( i¢ ,b¢j

 

)a. Есminли xi

 

 

 

i j)( ,Ω

 

 

 

Ш

а г 2.

П ола га ем

i

j

0

=

 

 

0

j

0

= ai¢

, т оп ер еходи м

кш а гу

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

3, в п р от и в н ом

с луча е - кш

а гу6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г

3. П ола га ем

¢j0

=

 

¢j0

- xbi0 j0 . b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш а г 4. Ω = Ω {( 0

)

 

=

 

 

}. \ :ji

,j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 5. Ес ли

м н ож ес т в о Ω с ос т ои т

 

и з элем ен т ов

одн ойс т р оки ik , т оп ола га -

ем

x

k

= b¢

для в с ех

(i

k

,

j) Ω .

Реш ен и е за кон чен о. В п р от и в н ом

с луча е

 

 

j

i

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п ер еходи м кш а гу1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 6. П ола га ем

i¢0

=

 

i¢0

 

 

- xai0 j0 . a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш а г 7. Ω = Ω {(

0 ) :=

 

}. i\ i ,j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 1m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

а г 8. Ес ли

м н ож ес т в о Ω с ос т ои т

 

и з элем ен т ов одн огос т олбца jk , т оп о-

ла га ем

x k = ai¢

дляij в с ех (i, jk ) Ω . Реш ен и е за кон чен о. В п р от и в н ом с лу-

ча е п ер еходи м кш а гу1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Да н н ы м

м ет одом н а йдем

и с ходн ую ба зи с н ую т очкудля п р и м ер а 1.

 

 

 

41

Л и нейное п р огр а м м и р ов а ни е

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м ер

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b j

30

36

36

22

 

 

56

 

ai

 

 

 

 

 

3

 

4

2

 

4

 

5

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36(2)

 

 

9(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70

 

3

 

1

4

 

2

 

4

 

 

36(1)

 

22(3)

 

12(5)

 

 

 

 

 

 

15

 

4

 

3

5

 

3

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

15(5)

 

50

 

2

 

4

3

 

6

 

8

 

30(4)

 

 

 

 

 

20(5)

 

Для н а глядн ос т и ка ж ды йэлем ен т с н а бж ен и н декс ом , р а в н ы м

н ом ер уи т ер а -

ци и , н а

кот ор ойбы л п олучен

да н н ы йэлем ен т . В р езульт а т е п олучи ли

с ле-

дующ ую ба зи с н ую т очку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

9 ö

0

360

0

 

 

 

 

 

ç

 

÷

22

00

36

 

 

 

 

ç

 

12÷

 

 

 

X = ç

 

÷

0

0

0

 

 

 

 

 

ç

 

150

 

 

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

÷

0

 

0

30

 

 

 

 

è

 

200ø

 

 

с озн а чен и ем

целев ойфун кци и , р а в н ы м 545. Да н н ое зн а чен и е яв н ом ен ьш е,

чем зн а чен и е целев ойфун кци и

н а ба зи с н ойт очке, п олучен н ойм ет одом

"с е-

в ер о-за п а дн огоугла ".

 

 

 

 

 

 

 

 

Зам ечан ие 1. П р и зн а ком

в ы р ож ден н ос т и т р а н с п ор т н ойза да чи яв ляет -

с я с ущ ес т в ов а н и е r < m,

s < n , для кот ор ы х в ы п олн яет с я р а в ен с т в о

 

 

 

 

 

r

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å aik

= åbjl .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

l=1

 

 

 

 

 

В эт ом

с луча е п р и и с п ользов а н и и п р и в еден н ы х а лгор и т м ов м ож ет ока за т ьс я,

чт ос р еди n + m − 1 ба зи с н ы х коор ди н а т ес т ьн улев ы е.

 

 

 

 

П р и м ер

3. П ос т р ои м

м ет одом

"с ев ер о-за п а дн ого угла " и с ходн ую ба -

зи с н ую т очкудля с ледующ ейза да чи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42