Примеры --- Линейное программирование --- Симплекс метод
Умова
задачі: Знайти мінімум функції
1. Графічним способом
2. Симплекс методом.
3. Розв'язавши двоїсту задачу
Розв'язок
1.
Розв’язок
Побудуємо множину допустимих розв'язків системи нерівностей
Заштрихована область на малюнку є множиною допустимих
розв'язків. Червоним показано лінію рівня цільової функції а також вектор-градіент,
який має координати (-45;-36). Так як нам потрібно мінімізувати функцію, то
будемо рухати лінію рівня в напрямку антіградієнта до перетину з межею
допустимої області. Як видно з малюнку це точка (10;10). Вона обведена колом.
Таким чином
Для розв’язку задачі симплекс методом запишемо умову задачі в канонічній формі задачі лінійного програмування
Будуємо симплекс таблицю. Як бачимо, розв’язок не
допустимий, тому вводимо вільну змінну в базисні
|
Св |
Х1 |
Х2 |
Х3 |
-10 10 |
-1 1 |
-1 -1 |
Х4 |
-26 24 |
-1 4 |
-5 -5 |
Х5 |
80 50 |
5 2 |
3 3 |
Х6 |
40 10 |
1 -2 |
3 3 |
Х7 |
4 -6 |
-2 -3 |
1 1 |
Х8 |
8 18 |
1 2 |
-1 -1 |
-F |
0 -360 |
45 9 |
36 36 |
Розв’язок знову не допустимий. Вводимо змінну у базисні
|
Св |
Х1 |
Х3 |
Х2 |
10 8 |
1 |
-1 |
Х3 |
24 16 |
4 |
-5 |
Х5 |
50 46 |
2 |
3 |
Х6 |
10 14 |
-2 |
3 |
Х7 |
-6 2 |
-3 |
1 |
Х8 |
18 14 |
2 |
-1 |
-F |
-36 -378 |
9 3 |
36 39 |
Розв’язок допустимий, але не оптимальний, тому робимо ще один крок.
|
Св. |
Х7 |
Х3 |
Х2 |
8 12 |
|
|
Х4 |
16 38 |
|
|
Х5 |
46 24 |
|
|
Х6 |
14 6 |
|
|
Х1 |
2 4 |
|
|
Х8 |
14 16 |
|
|
-F |
-378 -612 |
3 |
39 |
Розв’язок знову не оптимальний, тому робимо ще один крок
|
Св |
Х7 |
Х6 |
Х2 |
12 10 |
|
|
Х4 |
38 34 |
|
|
Х5 |
24 14 |
|
|
Х3 |
6 10 |
|
|
Х1 |
4 10 |
|
|
Х8 |
16 8 |
|
|
-F |
-612 -810 |
|
|
Тепер розв’язок є оптимальним. Розв’язок прямої задачі
,
Сформулюємо двоїсту задачу. Для цього приведемо всі нерівності до вигляду
Тепер можемо сформулювати двоїсту задачу
Відповідність між змінними прямої та двоїстою задачі:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Складаємо симплекс таблицю
|
Св |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
-45 9 |
1 |
1 |
-5 |
-1 |
2 |
-1 |
a8 |
-36 -9 |
1 |
5 |
-3 |
-2 |
-1 |
1 |
- |
0 720 |
10 -6 |
26 10 |
-80 -16 |
-40 -24 |
-4 -36 |
-8 8 |
Бачимо, що розв’язок не допустимий, тому робимо ще один крок
|
Св |
a1 |
a2 |
a7 |
a4 |
a5 |
a6 |
a3 |
9 |
|
|
|
|
|
|
a8 |
-9 |
|
|
|
|
|
|
- |
720 810 |
-6 -10 |
10 -34 |
-16 -10 |
-24 -10 |
-36 -14 |
-8 -8 |
Розв’язок двоїстою задачі .
Оптимальне значення цільової функції
Зауважимо, що рядок коефіцієнтів цільової функції прямої задачі відповідає вільним змінним двоїстої задачі і навпаки. Крім того, максимум цільової функції двоїстою задачі співпадає з мінімумом цільової функції прямої задачі