Задания (стр. 1 )

1 вариант:

1. Найти оптимальное решение:

Решение:

Необходимо найти максимальное значение целевой функции F = 3X1+2X2 => max, при системе ограничений:

x1+x2≥3 (1)

x1-x2≤2 (2)

2x1+x2≤8 (3)

x1-2x2≥0 (4)

Построим область допустимых решений, т. е. решим графически систему неравенств. Для этого построим каждую прямую и определим полуплоскости, заданные неравенствами (полуплоскости обозначены штрихом).

Обозначим границы области многоугольника решений.

Рассмотрим целевую функцию задачи F = 3X1+2X2 => max.

Построим прямую, отвечающую значению функции F = 0: F = 3X1+2X2 = 0. Будем двигать эту прямую параллельным образом. Поскольку нас интересует максимальное решение, поэтому двигаем прямую до последнего касания обозначенной области. На графике эта прямая обозначена пунктирной линией.

Пересечением полуплоскостей будет являться область, которая представляет собой многоугольник, координаты точек которого удовлетворяют условию неравенствам системы ограничений задачи.

Прямая F(x) = const пересекает область в точке C. Так как точка C получена в результате пересечения прямых 3 и 4, то ее координаты удовлетворяют уравнениям этих прямых:

2x1+x2≤8

x1-2x2≥0

Решив систему уравнений, получим: x1 = 3.2, x2 = 1.6

Откуда найдем максимальное значение целевой функции:

F(X) = 3*3.2 + 2*1.6 = 12.8

2. Найти оптимальное решение

Решение:

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

Поскольку в правой части присутствуют отрицательные значения, умножим соответствующие строки на (-1).

Определим минимальное значение целевой функции F(X) = x1 - 10x2 - 5x3 при следующих условиях-ограничений.

x1 + 3x2 + x3≤8

x1 + 2x2 + x3≤6

3x1 + x2 + x3≤7

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

В 1-м неравенстве смысла (≤) вводим базисную переменную x4. В 2-м неравенстве смысла (≤) вводим базисную переменную x5. В 3-м неравенстве смысла (≤) вводим базисную переменную x6.

1x1 + 3x2 + 1x3 + 1x4 + 0x5 + 0x6 = 8

1x1 + 2x2 + 1x3 + 0x4 + 1x5 + 0x6 = 6

3x1 + 1x2 + 1x3 + 0x4 + 0x5 + 1x6 = 7

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

Решим систему уравнений относительно базисных переменных:

x4, x5, x6,

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

X1 = (0,0,0,8,6,7)

Базис	B	x1	x2	x3	x4	x5	x6
x4	8	1	3	1	1	0	0
x5	6	1	2	1	0	1	0
x6	7	3	1	1	0	0	1
F(X0)	0	-1	10	5	0	0	0

Переходим к основному алгоритму симплекс-метода.

Итерация №0.

Текущий опорный план неоптимален, так как в индексной строке находятся положительные коэффициенты.

В качестве ведущего выберем столбец, соответствующий переменной x2, так как это наибольший коэффициент.

Вычислим значения Di по строкам как частное от деления: bi / ai2

и из них выберем наименьшее:

min (8 : 3 , 6 : 2 , 7 : 1 ) = 22/3

Следовательно, 1-ая строка является ведущей.

Разрешающий элемент равен (3) и находится на пересечении ведущего столбца и ведущей строки.

Базис	B	x1	x2	x3	x4	x5	x6	min
x4	8	1	3	1	1	0	0	22/3
x5	6	1	2	1	0	1	0	3
x6	7	3	1	1	0	0	1	7
F(X1)	0	-1	10	5	0	0	0	0

Получаем новую симплекс-таблицу:

Базис	B	x1	x2	x3	x4	x5	x6
x2	22/3	1/3	1	1/3	1/3	0	0
x5	2/3	1/3	0	1/3	-2/3	1	0
x6	41/3	22/3	0	2/3	-1/3	0	1
F(X1)	-262/3	-41/3	0	12/3	-31/3	0	0

Итерация №1.

Текущий опорный план неоптимален, так как в индексной строке находятся положительные коэффициенты.

В качестве ведущего выберем столбец, соответствующий переменной x3, так как это наибольший коэффициент.

Вычислим значения Di по строкам как частное от деления: bi / ai3

и из них выберем наименьшее:

min (22/3 : 1/3 , 2/3 : 1/3 , 41/3 : 2/3 ) = 2

Следовательно, 2-ая строка является ведущей.

Разрешающий элемент равен (1/3) и находится на пересечении ведущего столбца и ведущей строки.

Базис	B	x1	x2	x3	x4	x5	x6	min
x2	22/3	1/3	1	1/3	1/3	0	0	8
x5	2/3	1/3	0	1/3	-2/3	1	0	2
x6	41/3	22/3	0	2/3	-1/3	0	1	61/2
F(X2)	-262/3	-41/3	0	12/3	-31/3	0	0	0

Получаем новую симплекс-таблицу:

Базис	B	x1	x2	x3	x4	x5	x6
x2	2	0	1	0	1	-1	0
x3	2	1	0	1	-2	3	0
x6	3	2	0	0	1	-2	1
F(X2)	-30	-6	0	0	0	-5	0

Конец итераций: индексная строка не содержит положительных элементов - найден оптимальный план