Консультация № 174868
04.12.2009, 17:55
35.00 руб.
0 11 3
В таблице приведены данные о предприятии, производящем продукцию двух видов (P1, P2) из сырья трех видов S1, S2, S3. Запасы сырья равны соответственно b1, b2, b3. Расход i-го вида сырья Si на единицу j-го вида продукции Pj равен aij. Доход, получаемый предприятием от реализации единицы j-го вида продукции, равен Cj. Найти план производства, обеспечивающий предприятию максимум дохода. Решить задачу геометрическим способом и симплекс методом. Сформулировать задачу, двойственную к данной и найти ее оптимальное решение с помощью второй теоремы двойственности. Дать экономическую интерпретацию.

P1 P2 bi
2 3 41
2 7 77
5 2 75
7 6 Cj

Обсуждение

давно
Профессор
230118
3054
04.12.2009, 19:05
общий
Александров Анатолий Олегович:
Ваш вопрос состоит из нескольких, поэтому буду давать по частям.
Сама задача будет готова в течение часа.


Исходная задача. Сколько и. какой продукции xj (j =1,2, ., n) необходимо произвести, чтобы при заданных стоимостях Cj (j =1,2, ., n) единицы продукции и размерах имеющихся ресурсов bi (i =1,2, ., n) максимизировать выпуск продукции в стоимостном выражении.

Д в о й с т в е н н а я з а д а ч а. Какова должна быть цена еди­ницы каждого из ресурсов, чтобы при заданных количествах ресурсов bi и величинах стоимости единицы продукции Ci минимизировать общую стоимость затрат?
давно
Профессор
230118
3054
04.12.2009, 19:54
общий
Александров Анатолий Олегович:
Геометрический способ: строятся прямые, соответствующие 3 линейным уравнениям
2x1+3x2=41
2x1+7x2=77
5x1+2x2=75
Получился многоугольник, состоящий из значений, лежащих под всеми 3 прямыми.
Нас интересуют значения в вершинах многоугольника.
Их 4
(0,11) (7,9) (13,5) (15,0)
Максимальное значение целевой функции 7x1+6x2 Достигается в точке (13,5) и равно 121
Неизвестный
04.12.2009, 20:56
общий
это ответ
Здравствуйте, Александров Анатолий Олегович.
Проверить свои знания Вам помогут такие сайты:

Прямая и двойственная задача линейного программирования. Геометрическая интерпретация двойственной задачи.
http://www.mathelp.spb.ru/book1/lprog5.htm

Связь между решением прямой и двойственной задач
http://simplex-metod.narod.ru/dvoistv/svyaz/sv.html/

Двойственный симплекс-метод и доказательство теоремы двойственности
http://www.textreferat.com/referat-1414.html

Приведение матричной игры к задаче линейного программирования.
http://matmetod-popova.narod.ru/theme35.htm
5
давно
Профессор
230118
3054
04.12.2009, 23:00
общий
10.12.2009, 17:09
это ответ
Здравствуйте, Александров Анатолий Олегович.
Исходная задача. Сколько и. какой продукции xj (j =1,2, ., n) необходимо произвести, чтобы при заданных стоимостях Cj (j =1,2, ., n) единицы продукции и размерах имеющихся ресурсов bi (i =1,2, ., n) максимизировать выпуск продукции в стоимостном выражении.

Д в о й с т в е н н а я з а д а ч а. Экономический смысл: Какова должна быть цена единицы каждого из ресурсов, чтобы при заданных количествах ресурсов bi и величинах стоимости единицы продукции Ci минимизировать общую стоимость затрат?
Суммарная оценка сырья, используемого на производство единицы продукции каждого вида должны быть не меньше цены единицы продукции данного вида.


Геометрический способ: строятся прямые, соответствующие 3 линейным уравнениям
2x1+3x2=41
2x1+7x2=77
5x1+2x2=75
Получился многоугольник, состоящий из значений, лежащих под всеми 3 прямыми.
Нас интересуют значения в вершинах многоугольника.
Их 4
(0,11) (7,9) (13,5) (15,0)
Максимальное значение целевой функции 7x1+6x2 Достигается в точке (13,5) и равно 121

Решение симплекс методом
Целевая функция 7x1+6x2
Система неравенств
2x1+3x2<=41
2x1+7x2<=77
5x1+2x2<=75
Вид сформулированной задачи не является каноническим. Такая задача сводится к канонической путем введения дополнительных неотрицательных переменных x3, x4, x5.
Тогда ограничения примут вид
2x1+3x2+x3=41
2x1+7x2+x4=77
5x1+2x2+x5=75
Примем переменные x3, x4, x5 в качестве базисных и выразим их через свободные переменные , x1, x2
x3=41-2x1-3x2
x4=77-2x1-7x2
x5=75-5x1-2x2

В качестве опорного решения возьмем такое, которое соответствует нулевым значениям свободных параметров.
x1=0
x2=0
x3=41
x4=77
x5=75
Значение целевой функции при этом равно 0.
Положим x2=0 и будем увеличивать x1 до тех пор, пока базисные переменные остаются положительными. x1 можно увеличивать до 15, поскольку при большем значении x5 станет отрицательной.

Полагая x1=15, получаем новое опорное решение
x1=15
x2=0
x3=11
x4=47
x5=0

Значение целевой функции при этом равно 105.
Новое решение лучше предыдущего, поскольку значение целевой функции увеличилось.
Следующий шаг начнемсвыбора нового базиса. Примем ненулевые переменные x1, x3, x4 в качестве базисных.
Выразим их через свободные переменные x2 x5.
x1=15-0.4x2-0.2x5
x3=11-2.2x2+0.4x5
x4=47-6.2x2+0.4x5
Выражение для целевой функции запишем через свободные параметры, заменив x1
F=7x1+6x2=105+3.2x2-1.4x5
Значение целевой функции можно увеличить, увеличивая x2. x5 же увеличивать недопустимо. Оставим ее 0.
Максимальное значение x2 равно 5 (иначе x3 станет отрицательным)
Новое решение
x1=13
x2=5
x3=0
x4=16
x5=0
Значение целевой функции при этом равно 121.
Покажем, что полученное решение оптимальное. Примем ненулевые переменные x1 x2 x4 в качестве базисных.
В таком случае целевую функцию можно записать в виде
121-16/11x3-9/11x5.
Отсюда видно, что 121 - максимум, так как x3 и x5 неотрицательные.
План производства - 13 видов первой продукции и 5 видов второй.

Двойственной задачей будет найти минимум функции 41y1+77y2+75y3 при условиях
2y1+2y2+5y3>=7
3y1+7y2+2y3>=6



При определении симплексным методом оптимального плана одной из задач тем самым находится решение и другой задачи.
Положительную двойственную оценку имеют лишь те виды сырья, которые полностью используются при оптимальном плане производства изделий. Это 1 и 3 сырье.
При решении исходной задачи получили значение целевой функции 121-16/11x3-9/11x5. Коэффициенты при x3 и x5 являются решениями двойственной задачи.
y1=16/11
y2=0
y3=9/11
давно
Специалист
246813
155
05.12.2009, 00:24
общий
05.12.2009, 01:01
это ответ
Здравствуйте, Александров Анатолий Олегович.
Для начала сделаю ВАМ замечание:
Не задавайте несколько разных, не связанных с друг другом вопросов, в одном. Это не запрещено (если все вопросы относятся к теме рассылки), но вероятность того, что Вы получите на них ответы, будет гораздо выше, если Вы зададите их по отдельности. Например, мало кому из экспертов захочется отвечать на вопрос, в котором просто перечислено несколько задач из задачника. Отвечать на такие вопросы неудобно, ответы трудно читаются в выпусках рассылок, затрудняется обсуждение в форуме. Поэтому большинство экспертов просто игнорируют вопросы, в которых под видом одного дано несколько вопросов или задач. Гораздо лучше, если Вы в одном вопросе спросите про решение одной проблемы, особенно, если Вы покажете, что пытались решить ее самостоятельно, и укажете, что именно вызвало трудности. Тогда многие захотят Вам помочь.

А в вашем задании около 5 условий, которые нужно найти. Советую Вам разбить задание на несколько вопросов и отправить на наш портал. Для вашей задачи я излагаю симплекс метод.

Замечание по задаче: изменены буквы P1 и P2 на А и В соответственно. На результат не повлияет, просто делаю как привык.
Решение:
Составим математическую модель задачи:
Обозначим через х1 общее количество изделий А, х2 общее количество изделий В, которые может произвести предприятие.
Тогда прибыль от реализации всех изделий вида А и В можно записать в виде функции
[$966$](х)=3х1+2х2[$8594$]max
Значение этой функции нужно найти учитывая ограничение по запасам сырья и учитывая затраты сырья на изготовление соответствующего изделия. Получим систему ограничений:

|2х1+3х2[$8804$]41
|2х1+7х2[$8804$]77
|5х1+2х2[$8804$]75

Так как по содержанию задачи общее количество не может быть меньше 0, то добавляем ограничения х1,2[$8805$]0

Запишем эту задачу в канонической или основной форме:
[$966$](х)=3х1+2х2+0х3+0х4+0х5[$8594$]max
|2х1+3х23=41
|2х1+7х24=77
|5х1+2х25=75
хi[$8805$]0, i=1..5
Перейдем к векторной записи ЗЛП: P0=(41,77,75),P1=(2,2,5),P2=(3,7,2),P3=(1,0,0),P4=(0,1,0),P5=(0,0,1)
P3,P4,P5 - базисные векторы, тогда первый опорный план будет иметь вид: Х1=(0,0,41,77,75)
Для проверки на оптимальность опорного плана X1 построим первую симплекс таблицу
Код:

| | | | 7 | 6 | 0 | 0 | 0 |
№ | базис | Sб | P0 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 |
-------------------------------------------------------
1 | P3 | 0 | 41 | 2 | 3 | 1 | 0 | 0 |
2 | P4 | 0 | 77 | 2 | 7 | 0 | 1 | 0 |
3 | P5 | 0 | 75 | 5 | 2 | 0 | 0 | 1 |
4 | - | - | 0 | -7 | -6 | 0 | 0 | 0 |

Где Sб - коэффициенты при базисных векторах.
В четвертой строке присутствуют отрицательные элементы [$8658$] опорный план Х1 не является оптимальным.
Найдем новый опорный план Х2, для этого перейдем к новому базису.
Найдем разрешающий элемент
Из таблицы видно, что максимальный по абсолютной величине элемент из 4 стоки стоит в колонке вектора P1 и минимальный по отношению к P0 стоит в третей строке вектора P5 [$8658$] разрешающий элемент 5 и новым базисом будет вектор P1, а вектор P5 исключим из базиса.
Вектор P1 получим путем деления вектора P5 на разрешающий элемент.
Получится новая симплекс таблица
Код:

| | | | 7 | 6 | 0 | 0 | 0 |
№ | базис | Sб | P0 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 |
-------------------------------------------------------
1 | P3 | 0 | 11 | 0 | 11/5| 1 | 0 | 0 |
2 | P4 | 0 | 47 | 0 | 31/5| 0 | 1 | 0 |
3 | P1 | 7 | 15 | 1 | 2/5 | 0 | 0 | 1/5 |
4 | - | - | 105| 0 |-16/5| 0 | 0 | 0 |

Опорный план Х2=(15,0,11,47,0) так же не является оптимальным, так как в четвертой строке присутствуют отрицательные элементы
Аналогично вычисляем данные для следующей симплекс таблицы
Единственный отрицательный элемент из 4 стоки стоит в колонке вектора P2,а минимальный по отношению к P0 стоит в первой строке вектора P3 [$8658$] разрешающий элемент 11/5 и новым базисом будет вектор P2, а вектор P3 исключим из базиса.
Вектор P2 получим путем деления вектора P3 на разрешающий элемент.
Получится новая симплекс таблица
Код:

| | | | 7 | 6 | 0 | 0 | 0 |
№ | базис | Sб | P0 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 |
-------------------------------------------------------
1 | P2 | 6 | 5 | 0 | 1 | 5/11 | 0 | 0 |
2 | P4 | 0 | 16 | 0 | 0 |-31/11| 1 | 0 |
3 | P1 | 7 | 13 | 1 | 0 |-2/11 | 0 | 1/5 |
4 | - | - | 121| 0 | 0 | 16/11| 0 | 7/5 |

Все элементы последней строки [$8805$] 0 [$8658$] найденный опорный план Х3=(13,5,0,16,0) является оптимальным. Значение в целевой функции [$966$](Х3) является максимальным.
max{[$966$](x)} = 13, x1=13, x2=5.

Всего доброго!!!
давно
Специалист
246813
155
05.12.2009, 00:27
общий
Симплекс таблица в коде моего ответа немного разъехалась, но можно ее собрать по вертикальной черте |
давно
Модератор
156417
2175
05.12.2009, 01:08
общий
LfiN:
Совет на будующее - при создании подобных конструкций не поленитесь проверить, как они будут выглядеть, в тестовой зоне форума.
[offtop]А то довёл это дело до ума только с 15-й правки[/offtop]
давно
Профессор
230118
3054
05.12.2009, 03:09
общий
Александров Анатолий Олегович:
Вместо x4=37 должно быть 47, это опечатка.
давно
Специалист
246813
155
05.12.2009, 11:16
общий
Химик CH:
Благодарю за совет. Не знал что на форуме есть такой раздел.
давно
Мастер-Эксперт
680
2811
05.12.2009, 16:09
общий
Ashotn:
Сообщение об опечатках надо отсылать кому-нибудь из модераторов или администратору рассылки, чтобы они исправили. Ведь ответ не только для спрашивающего - он уйдет в рассылку.
Неизвестный
05.12.2009, 18:19
общий
LfiN:
Ответ может жить, т.к. дополняет практическую часть...
Форма ответа