Линейное программирование. Теория двойственности. Вариант № 14

Страницы работы

10 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Министерство Образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Бизнеса

Кафедра Экономической информатики

Расчетно-графическая работа

По теме: "ЛИНЕЙНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ. ТЕОРИЯ ДВОЙСТВЕННОСТИ"

ВАРИАНТ - 14

Группа: ФБИ-51

Студент:

Преподаватель: Кириллов Ю. В.

Новосибирск

2007

Цель работы:

1.  Понимать смысл, различать, осознанно использовать следующие понятия: математическая модель задачи линейного программирования (ЗЛП); формы записи ЗЛП; геометрическая интерпретация ЗЛП; линии уровня функции; градиент функции; двойственные задачи; двойственные оценки; устойчивость решения ЗЛП; устойчивость оценок.

2.  Получить навыки, уметь: строить математические модели ЗЛП; переходить от одной формы записи ЗЛП к другой; решать графически ЗЛП с двумя переменными; строить модель задачи, двойственной к исходной; находить решение ЗЛП на основе решения задачи, двойственной к ней; интерпретировать полученные результаты в терминах решаемой задачи; проводить анализ устойчивости решения ЗЛП на основе геометрической интерпретации.

Условие задачи:

Коммерческая фирма предполагает осуществить оптовую закупку продовольствия, располагая для этого суммой Sрублей. Номенклатура продовольствия включает пять наименований. Покупная цена каждого вида продукта равна соответственно s1, s2, s3, s4 и s5 рублей за килограмм. В распоряжении фирмы имеются холодильные камеры общей площадью V кв. метров. Площадь, необходимая для хранения одного килограмма продукта каждого вида, равна соответственно v1, v2, v3, v4 кв. м; при этом продукт пятого вида хранению не подлежит и должен быть реализован немедленно. При своевременной реализации продукта каждого вида прибыль фирмы составит соответственно p1, p2, p3, p4 и p5рублей за килограмм.

Определить объемы закупки продовольствия каждого вида, при которых фирма может рассчитывать на максимальную прибыль.

Задание:

1.  Записать математическую модель задачи.

2.  Построить модель задачи, двойственной к заданной, и дать ее геометрическую интерпретацию.

3.  Решить двойственную задачу графически. Используя полученный результат, найти решение исходной задачи.

4.  Дать экономическую интерпретацию двойственным оценкам.

5.  Произвести анализ устойчивости полученного решения и двойственных оценок на основе геометрической интерпретации двойственной задачи.

6.  Решить задачу с помощью Пакета экономических расчетов (ПЭР) и сравнить результаты решения с результатами, полученными вручную.

Исходные данные:

№ вар

S

V

s1

s2

s3

s4

s5

v1

v2

v3

v4

p1

p2

p3

p4

p5

14

25 000

40

60

110

65

25

40

0.1

0.5

1.0

1.0

18

55

65

50

8

Ход работы:

1.  Составляем математическую модель:

Пусть: X1 - 1 кг 1-го вида продукции, X2 - 1 кг 2-го вида продукции, X3 - 1 кг 3-го вида продукции, X4 - 1 кг 4-го вида продукции, X5 - 1 кг 5-го вида продукции.

Тогда целевая функция принимает следующий вид:

Z=P1X1+ P2X2+ P3X3+ P4X4+ P5X5 à max

Z=18*X1+ 55*X2+ 65*X3+ 50*X4+ 8*X5 à max

Ограничения:

 

S1X1+ S2X2+ S3X3+ S4X4+ S5X5 <=S;    

 V1X1+V2X2+V3X3+V4X4+V5X5 <=V,      

 Xj >=0, j = 1…5

Xj – целые

60*X1+110*X2+65*X3+25*X4+40*X5<=25000;

0,1*X1+0,5*X2+1*X3+1*X4+0*X5<=40,

Xj >=0, j = 1…5

Xj – целые

2. Рассматривается ЗЛП в симметричной форме:

                                               (1.1)

при ограничениях

                                           (1.2)

Двойственная задача будет иметь вид:

                                                   (1.3)

при ограничениях

                                          (1.4)

В соответствии с формулами 1.3 и 1.4 составим модель двойственной задачи:

Целевая функция: Z=Y1S+Y2Và min

Z=Y1*25000+Y2*40à min

Ограничения:

 y1s1+y2v1>=p1,

 y1s2+y2v2>=p2,

 y1s3+y2v3>=p3,

 y1s4+y2v4>=p4,

 y1s5+y2v5>=p5,

 y1,y2>=0;

 y1*60+y2*0,1>=18,

 y1*110+y2*0,5>=55,

 y1*65+y2*1,0>=65,

 y1*25+y2*1,0>=50,

 y1*40+y2*0>=8,

 y1,y2>=0;

Решаем двойственную задачу графическим методом:

Построим линии:

 y1*10/3+y2/180=1,

 y1*2+y2/110=1,

 y1*1+y2/65=1,

 y1/2+y2/50=50,

 y1*5+y2*0=1,

Строим линию уровня:

Тогда точка В точка оптимума (0,2; 66);

Подставляем эту точку в целевую функцию двойственной задачи:

Z=25000*0,2+40*66=7640

Из второй теоремы двойственности найдем решение прямой задачи:

(60*0,2 + 0,1*66 – 18)*X1* = 0           0,6*X1* = 0          X1* = 0

(110*0,2 + 0,5*66 – 55)*X2* = 0         0*X2* = 0             X2* ≠  0

(65*0,2 + 1,0*66 – 65)*X3* = 0           14*X3* = 0           X3* = 0

(25*0,2 + 1,0*66 – 50)*X4* = 0           21*X4* = 0           X4* = 0

(40*0,2 – 8)*X5* = 0                             0*X5* = 0             X5* ≠ 0

Таким образом, в плане X* прямой задачи только координаты x1 и x3 отличны от нуля. Согласно той же теореме о двойственности, x2* и x5* должны удовлетворять следующим соотношениям:

 


(110*X2*+40*X5*-25000)*y1=0,

(0.5*X2*+0*X5*-40)*y2=0,

Т.к. y1*>0 и y2*>0, то:

X2* = 80;   X5* = 405;

Итак, решение исходной задачи: X* = (0;40;0;0;405)

Zпр= Zдв* = 7640

Теперь проведем экономический анализ полученного решения.

X* = (x1* = 0; x2* = 80; x3* = 0; x4* = 0; x5* = 405; x6* = 0; x7* = 0).

Пользуясь таблицей соответствия и конечной симплекс – таблицей решенной задачи, выпишем все переменные двойственной задачи:

Y* = (y1* = 0,2; y2* = 66; y3* = 0,6; y4* = 0; y5* = 14; y6* = 21; y7* = 0).

Величины x2* и x5* показывают, что товары первого типа необходимо закупить в количестве 80 штук, третьего типа – в количестве 405 штук. Товары 1, 3, 4 типов закупать нецелесообразно. Двойственные оценки y3*, y5*, y6* это подтверждают.

Из второй теоремы двойственности следует:

(1) y3* = a11* y1* + a21* y2* = 60*0,2 + 0,1*66 – 18 = 0,6 (степень нерентабельности товара первого типа)

Аналогично:

(2) y5* = a13* y1* + a23* y2* = 65*0,2 + 1,0*66 – 65 = 14 (степень нерентабельности товара третьего типа)

(3) y6* = a14* y1* + a24* y2* = 25*0,2 + 1,0*66 – 2 = 21 (степень нерентабельности товара четвертого типа)

Из (1), (2), (3) следует, что товар 4-го типа является самым «невыгодным», т.е. его закупка обходиться дороже всего.

Обратимся к дополнительным переменным прямой задачи: их значения показывают остатки соответствующего вида ресурса после выполнения оптимального плана.

Из ограничения прямой задачи по деньгам следует:

Похожие материалы

Информация о работе