Практикум по решению линейных задач математического программирования (стр. 8 из 11)

4. Проанализируем основные и дополнительные переменные оптимальных решений обеих задач. Основные переменные исходной задачи – это планируемый выпуск продукции.

Продукцию І-го вида к выпуску не планируют, ІІ-го вида – в количестве 82 ед. и ІІІ-го вида – в количестве 16 ед.

Дополнительные переменные исходной задачи показывают остатки сырья.

Сырье І и ІІІ видов израсходовано полностью. А сырье ІІ вида осталось в количестве 80 ед.

Основные переменные двойственной задачи характеризуют дефицитность сырья: если

, то сырье дефицитное; если , то сырье недефицитное.

Таким образом, сырье І и ІІІ видов дефицитное, причем наиболее дефицитное сырье І-го вида. Сырье ІІ вида недефицитное.

Дополнительные переменные двойственной задачи характеризуют рентабельность продукции. При этом, если

, то продукция нерентабельна.

По этому соотношению видно, что продукция І вида нерентабельна, а ІІ и ІІІ – рентабельна.

Ответ:

= (0; 82; 16; 0; 80; 0);

= 1340;

= (5,75; 0; 1,25; 14,25; 0; 0); 1340

Наиболее дефицитное сырье І вида. Наиболее убыточный І вид продукции.

Задания для самостоятельной работы.

Для производства четырех видов продукции (П₁, П₂, П₃, П₄) используются три вида ресурсов. Норма затрат ресурсов, использованных для выпуска единицы продукции каждого вида, цена единицы продукции и запасы ресурсов приведены в таблице.

Построить модель прямой и двойственной задач. Найти оптимальный план для обеих задач и экстремальные значения целевых функций. Дать экономическую интерпретацию основным и дополнительным переменным исходной и двойственной задач.

Ресурсы Продукция	Затраты ресурсов на единицу продукции				Объемресурсов
	П1	П2	П3	П4
Р1	2	3	4	4	2100
Р2	5	5	0	7	2800
Р3	8	7	10	9	3000
Ценаединицы	60	65	55	62

Транспортная задача (ТЗ)

Транспортная задача возникает при планировании рациональных перевозок грузов. Математическая модель транспортной задачи в простейшем случае имеет вид:

max (1)

(2)

, , (3)

Здесь:

– запасы поставщиков;

– спрос потребителей;

– тарифы, т.е. стоимости перевозки единицы груза от -го поставщика к -му потребителю;

Z – транспортные расходы;

- количество продукта, перевозимого от -го поставщика к -му потребителю.

Обычно транспортную задачу задают тремя матрицами: матрицей поставщиков, матрицей потребителей и матрицей тарифов.

Для наглядности транспортную задачу представляют в виде распределительной таблицы.

Любая транспортная задача имеет допустимое решение (матрицу перевозок

), если

(4)

Если условие (4) выполняется, то транспортную задачу называют транспортной задачей закрытого типа.

Допустимое решение транспортной задачи часто называют планом перевозок.

1) Построение начального опорного плана. Его вырожденность или невырожденность. Ранг матрицы системы.

а) Метод северо-западного угла.

Заполнение распределительной таблицы начинают с клетки (1; 1), при этом

. Далее смещаются или по строке вправо или по столбцу вниз до клетки . Заполненные клетки должны распространяться так, чтобы их можно было соединить ломаной линией, звенья которой взаимно перпендикулярны.

Пример. Построить методом северо-западного угла начальный опорный план для транспортной задачи: поставщики а = (20; 30; 40); потребители

= (15; 35; 20; 20); тарифы перевозок

Найти стоимость перевозок.

Решение. Строим распределительную таблицу и находим груз х₁₁ = min (20; 15) = 15. По первому столбцу не перемещаемся, так как спрос І потребителя удовлетворен. Перемещаемся по І строке в клетку (1; 2):

х₁₂ = min (а₁ – х₁₁; b₂) = min (5; 35) = 5.

Теперь переходим по ІІ столбцу в клетку (2; 2):

х₂₂ = min (30; b₂ – х₁₂) = min (30; 30) = 30.

Так как спрос ІІ потребителя удовлетворен и у ІІ поставщика продукция уже выбрана, то переходим к клетке (3; 3):

х₃₃ = min (40; 20) = 20.

х₃₄ = min (а₃ – х₃₃; b₄) = min (20; 20) = 20.

Таким образом, получен план перевозок:

	15		35		20		20
20	4	6	12	5
	15		5
30	2	7	8	10
	30
40	5	3	4	6
	20		20

Для подсчета стоимости перевозок нужно количество груза в каждой заполненной клетке умножить на соответствующий тариф в этой клетке и результаты сложить.

.

б) Метод минимального элемента (наименьшей стоимости).

Строим распределительную таблицу и начинаем ее заполнять с той клетки, в которой наименьший тариф.

Пример. Построить начальный опорный план методом минимальной стоимости и найти транспортные расходы для транспортной задачи: поставщики а = (20; 30; 40); потребители

= (15; 35; 20; 20); тарифы перевозок

Решение. Строим распределительную таблицу и начинаем ее заполнять с клетки (2; 1), т. к. в ней наименьший тариф х₂₁ = min (30; 15) = 15.

	15		35		20		20
20	4	6	12	5
	20
30	2	7	8	10
	15		15
40	5	3	4	6
	35		5

Потом заполняем клетку (3; 2) с тарифом с₃₂ = 3;

х₃₂ = min (40; 35) = 35.

Далее х₃₃ = min (а₃ – х₃₂; b₃) = (5; 20) = 5;

х₁₄ = min (20; 20) = 20;

х₂₃ = min (а₂ – х₂₁; b₃ – х₃₃) = min (15; 15) = 15.

.

Сравнивая значение Z в а) и б), видим, что учитывая стоимости перевозок, затраты при втором методе значительно меньше.

Рангом матрицы системы (2) называют число

, т.е. количество строк плюс количество столбцов и минус единица. Если число заполненных клеток в распределительной таблице равно рангу матрицы, то полученный план называется не вырожденным. В противоположном случае – вырожденным.

В пунктах а) и б)

, а число заполненных клеток 5. Следовательно, полученные планы – вырожденные.

2) Метод потенциалов. Признак оптимальности опорного плана.

Допустимое решение транспортной задачи является оптимальным тогда и только тогда, когда можно найти такие числа – потенциалы

, и , , которые удовлетворяют следующим условиям: