Оптимальные решения прямой и двойственной задач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Необходимо найти максимальное значение целевой функции F = 133x₁+77x₂ > max, при системе ограничений:

5x₁+x₂?138

x₁+4x₂?66

9x₁+x₂?139

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

Границы области допустимых решений. Пересечением полуплоскостей будет являться область, координаты точек которого удовлетворяют условию неравенствам системы ограничений задачи. Обозначим границы области многоугольника решений.



Рассмотрим целевую функцию задачи F = 133x₁+77x₂ > max. Построим прямую, отвечающую значению функции F = 0: F = 133x₁+77x₂ = 0. Вектор-градиент, составленный из коэффициентов целевой функции, указывает направление максимизации F(X). Начало вектора - точка (0; 0), конец - точка (133; 77). 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.



Область допустимых решений представляет собой треугольник.

Прямая F(x) = const пересекает область в точке C. Так как точка C получена в результате пересечения прямых (2) и (3), то ее координаты удовлетворяют уравнениям этих прямых:

x₁+4x₂=66

9x₁+x₂=139

Решив систему уравнений, получим: x₁ = 14, x₂ = 13

Откуда найдем максимальное значение целевой функции:

F(X) = 133*14 + 77*13 = 2863

Построим двойственную задачу по следующим правилам.

1. Количество переменных в двойственной задаче равно количеству неравенств в исходной.

2. Матрица коэффициентов двойственной задачи является транспонированной к матрице коэффициентов исходной.

3. Система ограничений двойственной задачи записывается в виде неравенств противоположного смысла неравенствам системы ограничений прямой задачи.

Столбец свободных членов исходной задачи является строкой коэффициентов для целевой функции двойственной. Целевая функция в одной задаче максимизируется, в другой минимизируется.

Расширенная матрица A.

5	1	138
1	4	66
9	1	139
133	77	0

Транспонированная матрица A^T.

5	1	9	133
1	4	1	77
138	66	139	0



Условиям неотрицательности переменных исходной задачи соответствуют неравенства-ограничения двойственной, направленные в другую сторону. И наоборот, неравенствам-ограничениям в исходной соответствуют условия неотрицательности в двойственной.

Неравенства, соединенные стрелочками (-), называются сопряженными.

5y₁ + y₂ + 9y₃?133

y₁ + 4y₂ + y₃?77

138y₁ + 66y₂ + 139y₃ > min

y₁ ? 0

y₂ ? 0

y₃ ? 0

Исходная задача I		Двойственная задача II
x1 ? 0	-	5y1 + y2 + 9y3?133
x2 ? 0	-	y1 + 4y2 + y3?77
133x1 + 77x2 > max	-	138y1 + 66y2 + 139y3 > min
5x1 + x2?138	-	y1 ? 0
x1 + 4x2?66	-	y2 ? 0
9x1 + x2?139	-	y3 ? 0

Решение двойственной задачи дает оптимальную систему оценок ресурсов.

Используя последнюю итерацию прямой задачи найдем, оптимальный план двойственной задачи.

Из теоремы двойственности следует, что

Y = C*A^-1.

Составим матрицу A из компонентов векторов, входящих в оптимальный базис.



Определив обратную матрицу D = А^-1 через алгебраические дополнения, получим:

Как видно из последнего плана симплексной таблицы, обратная матрица A^-1 расположена в столбцах дополнительных переменных.

Тогда Y = C*A^-1 =

Оптимальный план двойственной задачи равен:

y₁ = 0

y₂ = 16

y₃ = 13

Z(Y) = 138*0+66*16+139*13 = 2863

Критерий оптимальности полученного решения. Если существуют такие допустимые решения X и Y прямой и двойственной задач, для которых выполняется равенство целевых функций F(x) = Z(y), то эти решения X и Y являются оптимальными решениями прямой и двойственной задач соответственно.

Определение дефицитных и недефицитных (избыточных) ресурсов. Вторая теорема двойственности.

Подставим оптимальный план прямой задачи в систему ограниченной математической модели:

5*14 + 1*13 = 83 < 138

1*14 + 4*13 = 66 = 66

9*14 + 1*13 = 139 = 139

1-ое ограничение выполняется как строгое неравенство, т.е. ресурс 1-го вида израсходован не полностью. Значит, этот ресурс не является дефицитным и его оценка в оптимальном плане y₁ = 0.

Неиспользованный экономический резерв ресурса 1 составляет 55 (138-83).

Этот резерв не может быть использован в оптимальном плане, но указывает на возможность изменений в объекте моделирования (например, резерв ресурса можно продать или сдать в аренду).

2-ое ограничение прямой задачи выполняется как равенство. Это означает, что 2-ый ресурс полностью используется в оптимальном плане, является дефицитным и его оценка согласно второй теореме двойственности отлична от нуля (y₂>0).

3-ое ограничение прямой задачи выполняется как равенство. Это означает, что 3-ый ресурс полностью используется в оптимальном плане, является дефицитным и его оценка согласно второй теореме двойственности отлична от нуля (y₃>0).

Таким образом, отличную от нуля двойственные оценки имеют лишь те виды ресурсов, которые полностью используются в оптимальном плане. Поэтому двойственные оценки определяют дефицитность ресурсов.

Обоснование эффективности оптимального плана.

При подстановке оптимальных двойственных оценок в систему ограничений двойственной задачи получим:

5*0 + 1*16 + 9*13 = 133 = 133

1*0 + 4*16 + 1*13 = 77 = 77

1-ое ограничение двойственной задачи выполняется как равенство. Это означает, что 1-ый ресурс экономически выгодно использовать, а его использование предусмотрено оптимальным планом прямой задачи (x₁>0).

2-ое ограничение двойственной задачи выполняется как равенство. Это означает, что 2-ый ресурс экономически выгодно использовать, а его использование предусмотрено оптимальным планом прямой задачи (x₂>0).

Задача 2

математический модель полезность сетевой

Построим математическую модель оптимизации выпуска продукции с параметром, выражающим объем сырья:

5x₁+x₂r₁

x₁+4x₂66

9x₁+x₂139

Z=133x₁+77x₂MAX

Найдем функции предельной полезности сырья и построим его график, определим функциональную зависимость максимальной выручки от объемов используемых ресурсов, построим графики этих функций.

Пусть объемы фонда времени и трудоресурсы остаются постоянными, меняется только объем сырья. При малом r₁>0 (а₀) будет производиться только продукция B,



Сырье будет единственным лимитирующим ресурсом до тех пор, пока его объем не станет соответствовать прямой (а₁) (0;23), r₁=50+23=23 кг

При r₁[0;23) =15 руб./кг

При r₁>23 минимизирующими будут сырье и оборудование,

Так будет до тех пор, пока объем сырья не станет соответствовать прямой (а₂) (76,7;7,7), r₁=576,7+7,7=391,2.

При r₁[23;391,2] =15 руб./кг

При r₁>391,2 сырье станет избыточным, т.е. выше прямой (а₂).

При r₁[391,2;) = 0 руб./кг

Оформим полученные результаты таблично и построим графики функций U₁(r₁) и Z₁(r₁):

r1 (кг)	[0;23]	[23;391,2]	[391,2;?)
U1(r1) (руб/кг)	15	10	0



Задача 3

Математическая модель транспортной задачи:

F = ??c_ijx_ij, (1)

при условиях:

?x_ij = a_i, i = 1,2,…, m, (2)

?x_ij = b_j, j = 1,2,…, n, (3)

x_ij ? 0

Запишем экономико-математическую модель для нашей задачи.

Переменные:

x₁₁ - количество груза из 1-го склада в 1-й магазин

x₁₂ - количество груза из 1-го склада в 2-й магазин

x₁₃ - количество груза из 1-го склада в 3-й магазин

x₁₄ - количество груза из 1-го склада в 4-й магазин

x₁₅ - количество груза из 1-го склада в 5-й магазин

x₂₁ - количество груза из 2-го склада в 1-й магазин

x₂₂ - количество груза из 2-го склада в 2-й магазин

x₂₃ - количество груза из 2-го склада в 3-й магазин

x₂₄ - количество груза из 2-го склада в 4-й магазин

x₂₅ - количество груза из 2-го склада в 5-й магазин

x₃₁ - количество груза из 3-го склада в 1-й магазин

x₃₂ - количество груза из 3-го склада в 2-й магазин

x₃₃ - количество груза из 3-го склада в 3-й магазин

x₃₄ - количество груза из 3-го склада в 4-й магазин

x₃₅ - количество груза из 3-го склада в 5-й магазин

Ограничения по запасам:

x₁₁ + x₁₂ + x₁₃ + x₁₄ + x₁₅ ? 59

x₂₁ + x₂₂ + x₂₃ + x₂₄ + x₂₅ ? 38

x₃₁ + x₃₂ + x₃₃ + x₃₄ + x₃₅ ? 99

Ограничения по потребностям:

x₁₁ + x₂₁ + x₃₁ ? 74

x₁₂ + x₂₂ + x₃₂ ? 23

x₁₃ + x₂₃ + x₃₃ ? 86

x₁₄ + x₂₄ + x₃₄ ? 45

x₁₅ + x₂₅ + x₃₅ ? 42

Целевая функция:

9x₁₁ + 10x₁₂ + 8x₁₃ + 5x₁₄ + 7x₁₅ + 16x₂₁ + 17x₂₂ + 14x₂₃ + 12x₂₄ + 15x₂₅ + 14x₃₁ + 12x₃₂ + 11x₃₃ + 11x₃₄ + 12x₃₅ > min

Стоимость доставки единицы груза из каждого пункта отправления в соответствующие пункты назначения задана матрицей тарифов

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8	5	7	59
2	16	17	14	12	15	38
3	14	12	11	11	12	99
Потребности	74	23	86	45	42



Проверим необходимое и достаточное условие разрешимости задачи.

?a = 59 + 38 + 99 = 196

?b = 74 + 23 + 86 + 45 + 42 = 270

Как видно, суммарная потребность груза в пунктах назначения меньше запасов груза на базах. Следовательно, модель исходной транспортной задачи является открытой. Чтобы получить закрытую модель, введем дополнительную (фиктивную) потребность, равной 74 (270--196). Тарифы перевозки единицы груза из базы во все магазины полагаем равны нулю.

Занесем исходные данные в распределительную таблицу.

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8	5	7	59
2	16	17	14	12	15	38
3	14	12	11	11	12	99
4	0	0	0	0	0	74
Потребности	74	23	86	45	42

1. Используя метод северо-западного угла, построим первый опорный план транспортной задачи.

План начинается заполняться с верхнего левого угла.

Искомый элемент равен 9

Для этого элемента запасы равны 59, потребности 74. Поскольку минимальным является 59, то вычитаем его.

x₁₁ = min(59,74) = 59.

9	x	x	x	x	59 - 59 = 0
16	17	14	12	15	38
14	12	11	11	12	99
0	0	0	0	0	74
74 - 59 = 15	23	86	45	42	0

Искомый элемент равен 16. Для этого элемента запасы равны 38, потребности 15. Поскольку минимальным является 15, то вычитаем его.

x₂₁ = min(38,15) = 15.

9	x	x	x	x	0
16	17	14	12	15	38 - 15 = 23
x	12	11	11	12	99
x	0	0	0	0	74
15 - 15 = 0	23	86	45	42	0

Искомый элемент равен 17

Для этого элемента запасы равны 23, потребности 23. Поскольку минимальным является 23, то вычитаем его.

x₂₂ = min(23,23) = 23.

9	x	x	x	x	0
16	17	x	x	x	23 - 23 = 0
x	x	11	11	12	99
x	x	0	0	0	74
0	23 - 23 = 0	86	45	42	0

Искомый элемент равен 11 Для этого элемента запасы равны 99, потребности 86. Поскольку минимальным является 86, то вычитаем его.

x₃₃ = min(99,86) = 86.

9	x	x	x	x	0
16	17	x	x	x	0
x	x	11	11	12	99 - 86 = 13
x	x	x	0	0	74
0	0	86 - 86 = 0	45	42	0

Искомый элемент равен 11

Для этого элемента запасы равны 13, потребности 45. Поскольку минимальным является 13, то вычитаем его.

x₃₄ = min(13,45) = 13.

Искомый элемент равен 0

Для этого элемента запасы равны 74, потребности 32. Поскольку минимальным является 32, то вычитаем его.

9	x	x	x	x	0
16	17	x	x	x	0
x	x	11	11	x	13 - 13 = 0
x	x	x	0	0	74
0	0	0	45 - 13 = 32	42	0

x₄₄ = min(74,32) = 32.

9	x	x	x	x	0
16	17	x	x	x	0
x	x	11	11	x	0
x	x	x	0	0	74 - 32 = 42
0	0	0	32 - 32 = 0	42	0

Искомый элемент равен 0

Для этого элемента запасы равны 42, потребности 42. Поскольку минимальным является 42, то вычитаем его.

x₄₅ = min(42,42) = 42.

9	x	x	x	x	0
16	17	x	x	x	0
x	x	11	11	x	0
x	x	x	0	0	42 - 42 = 0
0	0	0	0	42 - 42 = 0	0

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9[59]	10	8	5	7	59
2	16[15]	17[23]	14	12	15	38
3	14	12	11[86]	11[13]	12	99
4	0	0	0	0[32]	0[42]	74
Потребности	74	23	86	45	42



2. Подсчитаем число занятых клеток таблицы, их 7, а должно быть m + n - 1 = 8. Следовательно, опорный план является вырожденным.

Строим новый план.

Значение целевой функции для этого опорного плана равно:

F(x) = 9*59 + 16*15 + 17*23 + 11*86 + 11*13 + 0*32 + 0*42 = 2251

Искомый элемент равен 10

Для этого элемента запасы равны 59, потребности 23. Поскольку минимальным является 23, то вычитаем его.

x₁₂ = min(59,23) = 23.

9	10	8	5	7	59 - 23 = 36
16	x	14	12	15	38
14	x	11	11	12	99
0	x	0	0	0	74
74	23 - 23 = 0	86	45	42	0

Искомый элемент равен 9

Для этого элемента запасы равны 36, потребности 74. Поскольку минимальным является 36, то вычитаем его.

x₁₁ = min(36,74) = 36.

9	10	x	x	x	36 - 36 = 0
16	x	14	12	15	38
14	x	11	11	12	99
0	x	0	0	0	74
74 - 36 = 38	0	86	45	42	0

Искомый элемент равен 16

Для этого элемента запасы равны 38, потребности 38. Поскольку минимальным является 38, то вычитаем его.

x₂₁ = min(38,38) = 38.

Искомый элемент равен 11

Для этого элемента запасы равны 99, потребности 86. Поскольку минимальным является 86, то вычитаем его.

9	10	x	x	x	0
16	x	x	x	x	38 - 38 = 0
x	x	11	11	12	99
x	x	0	0	0	74
38 - 38 = 0	0	86	45	42	0

x₃₃ = min(99,86) = 86.

9	10	x	x	x	0
16	x	x	x	x	0
x	x	11	11	12	99 - 86 = 13
x	x	x	0	0	74
0	0	86 - 86 = 0	45	42	0

Искомый элемент равен 11

Для этого элемента запасы равны 13, потребности 45. Поскольку минимальным является 13, то вычитаем его.

x₃₄ = min(13,45) = 13.

9	10	x	x	x	0
16	x	x	x	x	0
x	x	11	11	x	13 - 13 = 0
x	x	x	0	0	74
0	0	0	45 - 13 = 32	42	0

Искомый элемент равен 0

Для этого элемента запасы равны 74, потребности 32.

Поскольку минимальным является 32, то вычитаем его.

x₄₄ = min(74,32) = 32.

Искомый элемент равен 0

Для этого элемента запасы равны 42, потребности 42. Поскольку минимальным является 42, то вычитаем его.

9	10	x	x	x	0
16	x	x	x	x	0
x	x	11	11	x	0
x	x	x	0	0	74 - 32 = 42
0	0	0	32 - 32 = 0	42	0

x₄₅ = min(42,42) = 42.

9	10	x	x	x	0
16	x	x	x	x	0
x	x	11	11	x	0
x	x	x	0	0	42 - 42 = 0
0	0	0	0	42 - 42 = 0	0

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9[36]	10[23]	8	5	7	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14	12	11[86]	11[13]	12	99
4	0	0	0	0[32]	0[42]	74
Потребности	74	23	86	45	42

2. Подсчитаем число занятых клеток таблицы, их 7, а должно быть m + n - 1 = 8. Следовательно, опорный план является вырожденным.

Строим новый план.

Значение целевой функции для этого опорного плана равно:

F(x) = 9*36 + 10*23 + 16*38 + 11*86 + 11*13 + 0*32 + 0*42 = 2251

Искомый элемент равен 8

Для этого элемента запасы равны 59, потребности 86. Поскольку минимальным является 59, то вычитаем его.

x₁₃ = min(59,86) = 59.

Искомый элемент равен 16

Для этого элемента запасы равны 38, потребности 74. Поскольку минимальным является 38, то вычитаем его.

x	x	8	x	x	59 - 59 = 0
16	17	14	12	15	38
14	12	11	11	12	99
0	0	0	0	0	74
74	23	86 - 59 = 27	45	42	0

x₂₁ = min(38,74) = 38.

x	x	8	x	x	0
16	x	x	x	x	38 - 38 = 0
14	12	11	11	12	99
0	0	0	0	0	74
74 - 38 = 36	23	27	45	42	0

Искомый элемент равен 14

Для этого элемента запасы равны 99, потребности 36. Поскольку минимальным является 36, то вычитаем его.

x₃₁ = min(99,36) = 36.

x	x	8	x	x	0
16	x	x	x	x	0
14	12	11	11	12	99 - 36 = 63
x	0	0	0	0	74
36 - 36 = 0	23	27	45	42	0

Искомый элемент равен 12

Для этого элемента запасы равны 63, потребности 23.

Поскольку минимальным является 23, то вычитаем его.

x₃₂ = min(63,23) = 23.

Искомый элемент равен 11

Для этого элемента запасы равны 40, потребности 27. Поскольку минимальным является 27, то вычитаем его.

x	x	8	x	x	0
16	x	x	x	x	0
14	12	11	11	12	63 - 23 = 40
x	x	0	0	0	74
0	23 - 23 = 0	27	45	42	0

x₃₃ = min(40,27) = 27.

x	x	8	x	x	0
16	x	x	x	x	0
14	12	11	11	12	40 - 27 = 13
x	x	x	0	0	74
0	0	27 - 27 = 0	45	42	0

Искомый элемент равен 11

Для этого элемента запасы равны 13, потребности 45. Поскольку минимальным является 13, то вычитаем его.

x₃₄ = min(13,45) = 13.

x	x	8	x	x	0
16	x	x	x	x	0
14	12	11	11	x	13 - 13 = 0
x	x	x	0	0	74
0	0	0	45 - 13 = 32	42	0

В результате получен первый опорный план, который является допустимым, так как все грузы из баз вывезены, потребность магазинов удовлетворена, а план соответствует системе ограничений транспортной задачи.

2. Подсчитаем число занятых клеток таблицы, их 8, а должно быть m + n - 1 = 8. Следовательно, опорный план является невырожденным.

Значение целевой функции для этого опорного плана равно:

F(x) = 8*59 + 16*38 + 14*36 + 12*23 + 11*27 + 11*13 + 0*32 + 0*42 = 2300

Проверим оптимальность опорного плана. Найдем предварительные потенциалы u_i, v_j. по занятым клеткам таблицы, в которых

u_i + v_j = c_ij,

полагая, что u₁ = 0.

u₁ + v₃ = 8; 0 + v₃ = 8; v₃ = 8

u₃ + v₃ = 11; 8 + u₃ = 11; u₃ = 3

u₃ + v₁ = 14; 3 + v₁ = 14; v₁ = 11

u₂ + v₁ = 16; 11 + u₂ = 16; u₂ = 5

u₃ + v₂ = 12; 3 + v₂ = 12; v₂ = 9

u₃ + v₄ = 11; 3 + v₄ = 11; v₄ = 8

u₄ + v₄ = 0; 8 + u₄ = 0; u₄ = -8

u₄ + v₅ = 0; -8 + v₅ = 0; v₅ = 8

	v1=11	v2=9	v3=8	v4=8	v5=8
u1=0	9	10	8[59]	5	7
u2=5	16[38]	17	14	12	15
u3=3	14[36]	12[23]	11[27]	11[13]	12
u4=-8	0	0	0	0[32]	0[42]

Опорный план не является оптимальным, так как существуют оценки свободных клеток, для которых u_i + v_j > c_ij

(1;1): 0 + 11 > 9; ?₁₁ = 0 + 11 - 9 = 2

(1;4): 0 + 8 > 5; ?₁₄ = 0 + 8 - 5 = 3

(1;5): 0 + 8 > 7; ?₁₅ = 0 + 8 - 7 = 1

(2;4): 5 + 8 > 12; ?₂₄ = 5 + 8 - 12 = 1

(4;1): -8 + 11 > 0; ?₄₁ = -8 + 11 - 0 = 3

(4;2): -8 + 9 > 0; ?₄₂ = -8 + 9 - 0 = 1

max(2,3,1,1,3,1) = 3

Выбираем максимальную оценку свободной клетки (1;4): 5

Для этого в перспективную клетку (1;4) поставим знак «+», а в остальных вершинах многоугольника чередующиеся знаки «-», «+», «-».

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8[59][-]	5[+]	7	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14[36]	12[23]	11[27][+]	11[13][-]	12	99
4	0	0	0	0[32]	0[42]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Цикл приведен в таблице (1,4 > 1,3 > 3,3 > 3,4).

Из грузов х_ij стоящих в минусовых клетках, выбираем наименьшее, т.е. у = min (3, 4) = 13. Прибавляем 13 к объемам грузов, стоящих в плюсовых клетках и вычитаем 13 из Х_ij, стоящих в минусовых клетках. В результате получим новый опорный план.

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8[46]	5[13]	7	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14[36]	12[23]	11[40]	11	12	99
4	0	0	0	0[32]	0[42]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Проверим оптимальность опорного плана. Найдем предварительные потенциалы u_i, v_j. по занятым клеткам таблицы, в которых

u_i + v_j = c_ij,

полагая, что u₁ = 0.

u₁ + v₃ = 8; 0 + v₃ = 8; v₃ = 8

u₃ + v₃ = 11; 8 + u₃ = 11; u₃ = 3

u₃ + v₁ = 14; 3 + v₁ = 14; v₁ = 11

u₂ + v₁ = 16; 11 + u₂ = 16; u₂ = 5

u₃ + v₂ = 12; 3 + v₂ = 12; v₂ = 9

u₁ + v₄ = 5; 0 + v₄ = 5; v₄ = 5

u₄ + v₄ = 0; 5 + u₄ = 0; u₄ = -5

u₄ + v₅ = 0; -5 + v₅ = 0; v₅ = 5

	v1=11	v2=9	v3=8	v4=5	v5=5
u1=0	9	10	8[46]	5[13]	7
u2=5	16[38]	17	14	12	15
u3=3	14[36]	12[23]	11[40]	11	12
u4=-5	0	0	0	0[32]	0[42]

Опорный план не является оптимальным, так как существуют оценки свободных клеток, для которых u_i + v_j > c_ij

(1;1): 0 + 11 > 9; ?₁₁ = 0 + 11 - 9 = 2

(4;1): -5 + 11 > 0; ?₄₁ = -5 + 11 - 0 = 6

(4;2): -5 + 9 > 0; ?₄₂ = -5 + 9 - 0 = 4

(4;3): -5 + 8 > 0; ?₄₃ = -5 + 8 - 0 = 3

max(2,6,4,3) = 6

Выбираем максимальную оценку свободной клетки (4;1): 0

Для этого в перспективную клетку (4;1) поставим знак «+», а в остальных вершинах многоугольника чередующиеся знаки «-», «+», «-».

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8[46][-]	5[13][+]	7	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14[36][-]	12[23]	11[40][+]	11	12	99
4	0[+]	0	0	0[32][-]	0[42]	74
Потребности	74	23	86	45	42



Из грузов х_ij стоящих в минусовых клетках, выбираем наименьшее, т.е. у = min (4, 4) = 32. Прибавляем 32 к объемам грузов, стоящих в плюсовых клетках и вычитаем 32 из Х_ij, стоящих в минусовых клетках. В результате получим новый опорный план.

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8[14]	5[45]	7	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14[4]	12[23]	11[72]	11	12	99
4	0[32]	0	0	0	0[42]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Проверим оптимальность опорного плана. Найдем предварительные потенциалы u_i, v_j. по занятым клеткам таблицы, в которых

u_i + v_j = c_ij,

полагая, что u₁ = 0.

u₁ + v₃ = 8; 0 + v₃ = 8; v₃ = 8

u₃ + v₃ = 11; 8 + u₃ = 11; u₃ = 3

u₃ + v₁ = 14; 3 + v₁ = 14; v₁ = 11

u₂ + v₁ = 16; 11 + u₂ = 16; u₂ = 5

u₄ + v₁ = 0; 11 + u₄ = 0; u₄ = -11

u₄ + v₅ = 0; -11 + v₅ = 0; v₅ = 11

u₃ + v₂ = 12; 3 + v₂ = 12; v₂ = 9

u₁ + v₄ = 5; 0 + v₄ = 5; v₄ = 5

	v1=11	v2=9	v3=8	v4=5	v5=11
u1=0	9	10	8[14]	5[45]	7
u2=5	16[38]	17	14	12	15
u3=3	14[4]	12[23]	11[72]	11	12
u4=-11	0[32]	0	0	0	0[42]



Опорный план не является оптимальным, так как существуют оценки свободных клеток, для которых u_i + v_j > c_ij

(1;1): 0 + 11 > 9; ?₁₁ = 0 + 11 - 9 = 2

(1;5): 0 + 11 > 7; ?₁₅ = 0 + 11 - 7 = 4

(2;5): 5 + 11 > 15; ?₂₅ = 5 + 11 - 15 = 1

(3;5): 3 + 11 > 12; ?₃₅ = 3 + 11 - 12 = 2 max(2,4,1,2) = 4

Выбираем максимальную оценку свободной клетки (1;5): 7

Для этого в перспективную клетку (1;5) поставим знак «+», а в остальных вершинах многоугольника чередующиеся знаки «-», «+», «-».

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8[14][-]	5[45]	7[+]	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14[4][-]	12[23]	11[72][+]	11	12	99
4	0[32][+]	0	0	0	0[42][-]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Цикл приведен в таблице (1,5 > 1,3 > 3,3 > 3,1 > 4,1 > 4,5).

Из грузов х_ij стоящих в минусовых клетках, выбираем наименьшее, т.е. у = min (3, 1) = 4. Прибавляем 4 к объемам грузов, стоящих в плюсовых клетках и вычитаем 4 из Х_ij, стоящих в минусовых клетках. В результате получим новый опорный план.

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8[10]	5[45]	7[4]	59
2	16[38]	17	14	12	15	38
3	14	12[23]	11[76]	11	12	99
4	0[36]	0	0	0	0[38]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Проверим оптимальность опорного плана. Найдем предварительные потенциалы u_i, v_j. по занятым клеткам таблицы, в которых



u_i + v_j = c_ij,

полагая, что u₁ = 0.

u₁ + v₃ = 8; 0 + v₃ = 8; v₃ = 8

u₃ + v₃ = 11; 8 + u₃ = 11; u₃ = 3

u₃ + v₂ = 12; 3 + v₂ = 12; v₂ = 9

u₁ + v₄ = 5; 0 + v₄ = 5; v₄ = 5

u₁ + v₅ = 7; 0 + v₅ = 7; v₅ = 7

u₄ + v₅ = 0; 7 + u₄ = 0; u₄ = -7

u₄ + v₁ = 0; -7 + v₁ = 0; v₁ = 7

u₂ + v₁ = 16; 7 + u₂ = 16; u₂ = 9

	v1=7	v2=9	v3=8	v4=5	v5=7
u1=0	9	10	8[10]	5[45]	7[4]
u2=9	16[38]	17	14	12	15
u3=3	14	12[23]	11[76]	11	12
u4=-7	0[36]	0	0	0	0[38]

Опорный план не является оптимальным, так как существуют оценки свободных клеток, для которых u_i + v_j > c_ij

(2;2): 9 + 9 > 17; ?₂₂ = 9 + 9 - 17 = 1

(2;3): 9 + 8 > 14; ?₂₃ = 9 + 8 - 14 = 3

(2;4): 9 + 5 > 12; ?₂₄ = 9 + 5 - 12 = 2

(2;5): 9 + 7 > 15; ?₂₅ = 9 + 7 - 15 = 1

(4;2): -7 + 9 > 0; ?₄₂ = -7 + 9 - 0 = 2

(4;3): -7 + 8 > 0; ?₄₃ = -7 + 8 - 0 = 1

max(1,3,2,1,2,1) = 3

Выбираем максимальную оценку свободной клетки (2;3): 14

Для этого в перспективную клетку (2;3) поставим знак «+», а в остальных вершинах многоугольника чередующиеся знаки «-», «+», «-».

Цикл приведен в таблице (2,3 > 2,1 > 4,1 > 4,5 > 1,5 > 1,3).

Из грузов х_ij стоящих в минусовых клетках, выбираем наименьшее, т.е. у = min (1, 3) = 10. Прибавляем 10 к объемам грузов, стоящих в плюсовых клетках и вычитаем 10 из Х_ij, стоящих в минусовых клетках. В результате получим новый опорный план.

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8	5[45]	7[14]	59
2	16[28]	17	14[10]	12	15	38
3	14	12[23]	11[76]	11	12	99
4	0[46]	0	0	0	0[28]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Проверим оптимальность опорного плана. Найдем предварительные потенциалы u_i, v_j. по занятым клеткам таблицы, в которых

u_i + v_j = c_ij,

полагая, что u₁ = 0.

u₁ + v₄ = 5; 0 + v₄ = 5; v₄ = 5

u₁ + v₅ = 7; 0 + v₅ = 7; v₅ = 7

u₄ + v₅ = 0; 7 + u₄ = 0; u₄ = -7

u₄ + v₁ = 0; -7 + v₁ = 0; v₁ = 7

u₂ + v₁ = 16; 7 + u₂ = 16; u₂ = 9

u₂ + v₃ = 14; 9 + v₃ = 14; v₃ = 5

u₃ + v₃ = 11; 5 + u₃ = 11; u₃ = 6

u₃ + v₂ = 12; 6 + v₂ = 12; v₂ = 6

	v1=7	v2=6	v3=5	v4=5	v5=7
u1=0	9	10	8	5[45]	7[14]
u2=9	16[28]	17	14[10]	12	15
u3=6	14	12[23]	11[76]	11	12
u4=-7	0[46]	0	0	0	0[28]



Опорный план не является оптимальным, так как существуют оценки свободных клеток, для которых u_i + v_j > c_ij

(2;4): 9 + 5 > 12; ?₂₄ = 9 + 5 - 12 = 2

(2;5): 9 + 7 > 15; ?₂₅ = 9 + 7 - 15 = 1

(3;5): 6 + 7 > 12; ?₃₅ = 6 + 7 - 12 = 1

max(2,1,1) = 2

Выбираем максимальную оценку свободной клетки (2;4): 12

Для этого в перспективную клетку (2;4) поставим знак «+», а в остальных вершинах многоугольника чередующиеся знаки «-», «+», «-».

	1	2	3	4	5	Запасы
1	9	10	8	5[45][-]	7[14][+]	59
2	16[28][-]	17	14[10]	12[+]	15	38
3	14	12[23]	11[76]	11	12	99
4	0[46][+]	0	0	0	0[28][-]	74
Потребности	74	23	86	45	42

Цикл приведен в таблице (2,4 > 2,1 > 4,1 > 4,5 > 1,5 > 1,4).

Из грузов х_ij стоящих в минусовых клетках, выбираем наименьшее, т.е. у = min (4, 5) = 28. Прибавляем 28 к объемам грузов, стоящих в плюсовых клетках и вычитаем 28 из Х_ij, стоящих в минусовых клетках. В результате получим новый опорный план.

Опорный план является оптимальным, так все оценки свободных клеток удовлетворяют условию u_i + v_j ? c_ij.

Минимальные затраты составят:

F(x) = 5*17 + 7*42 + 14*10 + 12*28 + 12*23 + 11*76 + 0*74 = 1967

Анализ оптимального плана.

Из 1-го склада необходимо груз направить в 4-й магазин (17), в 5-й магазин (42)

Из 2-го склада необходимо груз направить в 3-й магазин (10), в 4-й магазин (28)

Из 3-го склада необходимо груз направить в 2-й магазин (23), в 3-й магазин (76)

Потребность 1-го магазина остается неудовлетворенной на 74 ед.

Оптимальный план является вырожденным, так как базисная переменная x₄₁=0.

Задача имеет множество оптимальных планов, поскольку оценка для (2;1) равна 0.

Задача 4

С учетом технологической последовательности работ построим сетевой график выполнения этих работ:

Прямоугольниками на сетевом графике обозначены события; в прямоугольниках сверху записан номер события, в левой части прямоугольника находится раннее, а в правой части - позднее время выполнения работ. Стрелками обозначены работы. Жирными стрелками обозначены работы, принадлежащие критическому пути. Над стрелочками написано имя работы, а в скобках - нормальный срок выполнения работы.

Рассчитаем временные характеристики сетевого графика при нормальном режиме выполнения работ. Найдем критический путь и его продолжительность, укажем все возможные критические пути и определим стоимость всего комплекса работ.

Рассчитаем раннее время выполнения работ:

Т_р1=0 дн.

Т_р2=Т_р1+t₁₂=0+6=6 дн.

Т_р3=Т_р2+t₂₃=6+6=12 дн.

Т_р4=max[Т_р1+t₁₄;Т_р2+t₂₄;Т_р3+t_3B4;Т_р3+t_3H4]=max[0+21;6+17;12+6;12+6]=23 дн.

Т_р5=max[Т_р1+t₁₅;Т_р4+t_4A5;Т_р4+t_4F5]=max[0+24;23+6;23+6]=29 дн.

Т_р6=Т_р5+t₅₆=29+6=35 дн.

Итак, раннее время конечного события графика равно Т_р(кр.)=Т_р6=35 дней, т.е. раньше чем через 35 дней строительство торгового павильона завершено быть не может.

Обратным ходом находим критические пути L_кр.:

L_кр.1={V;Q;D}L_кр.2={V;Q;F;D}

Определим стоимость строительства торгового павильона при нормальном режиме выполнения работ:

S_норм.=4,6+5,2+23,2+14,4+45+15,6+4,2+4,8+34,8+18=169,8 тыс. руб.

Рассчитаем позднее время выполнения работ:

Т_п6=Т_р6=35 дн.

Т_п5=Т_р6-t₅₆=35-6=29 дн.

Т_п4=min[Т_п5-t_4A5;Т_п5-t_4F5]=min[29-6;29-6]=23 дн.



Т_п3=min[Т_п4-t_3B4;Т_п4-t_3H4]=min[23-6;23-6]=17 дн.

Т_п2=min[Т_п3-t₂₃;Т_п4-t₂₄]=min[17-6;23-17]=6 дн.

Т_п1=Т_р1=0 дн.

Укажем стратегию минимального удорожания комплекса работ при сокращении сроков строительства на 2 дня, и в какую итоговую сумму обойдётся фирме ускоренная стройка павильона:

Рассчитаем затраты на ускорение строительства и предельно-возможное уменьшение длительности в днях в таблице:

Работа	A	B	C	D	E	F	G	H	Q	V
tнорм.-tср	4	4	16	4	15	4	4	4	13	4
,(тыс.руб.)	2,3	2,6	2,9	7,2	7,5	7,8	2,1	2,4	8,7	9

где = норма платы за ускорение за каждый день.

Критический срок будем сокращать последовательно по одному дню за счёт ускорения критических работ. В данном случае это будут работа D.

Шаг первый:

Результаты ускорения:

Ускоряемая работа: D

Новая длительность: 5 дней

Критические пути со временем завершения работ за 34 дня

L_кр.1={V;Q;D}L_кр.2={V;Q;F;D}

Суммарная стоимость: 177 тыс. руб.

Шаг второй:

Результаты ускорения:

Ускоряемая работа: D

Новая длительность: 4 дня

Критические пути со временем завершения работ за 33 дня

L_кр.1={V;Q;D}L_кр.2={V;Q;F;D}

Суммарная стоимость: 184,2 тыс. руб.

Результаты проведенного анализа: Нормальный режим

Критическое время завершения строительства: 35 дней

Критические пути:



L_кр.1={V;Q;D}L_кр.2={V;Q;F;D}

Суммарная стоимость: 169,8 тыс. руб.

Директивный срок

Критическое время завершения строительства: 33 дня

Критические пути:

L_кр.1={V;Q;D}L_кр.2={V;Q;F;D}

Суммарная стоимость: 184,2 тыс. руб.

Размещено на Allbest.ru