Методы получения 1-го опорного решения

В рассмотренном нами примере (п. 1.7.) с самого начала каноническая задача линейного программирования имела симплексную форму. Рассмотрим теперь на примере, как для произвольной задачи ЛП получить первую симплекс-таблицу.

Пример №1. Найти решение задачи:

(1)

I-ый способ решения.

Запишем задачу (1) в виде таблицы, подобной симплексной.

		- 6	- 1	- 2	- 28
						(2)

Первые две строки фактически содержат матрицу ограничений, а последняя, индексная, строка определение функции . Конечно, таблица (2) не является симплексной. Во-первых, столбец свободных членов содержит отрицательный элемент (–28) в первой строке. Чтобы этого не было, умножим первую строку на (–1):

	- 1
						(3)

Во-вторых, система ограничений не имеет разрешенного вида, то есть матрица ограничений в (3) не содержит единичной матрицы размера

Приведем систему в таблице (3) методом Гаусса к разрешенному виду, не нарушая при этом условие неотрицательности столбца свободных членов . Выберем, например, в качестве ведущего столбца столбец . Ведущую строку определим с помощью минимального допустимого отношения . Как обычно рамкой выделим ключевой элемент стоящий на пересечении ведущих строки и столбца.

	- 1
						24	(4)

Методом Гаусса преобразуем ведущий столбец в базисный. Для этого:

1. из первой строки вычтем ведущую (вторую)

2. из индексной строки (третьей) вычтем ведущую вторую).

Получим новую таблицу:

	- 3
						(5)
		- 1

Теперь выберем ведущим столбец и найдем ведущую строку с минимальным допустимым отношением:

	- 3					4	(6)
		- 1

Преобразуем ведущий столбец в базисный. Для этого вычтем из второй и третьей строки ведущую (первую) строку. В результате получим таблицу:

	- 3					(7)
		- 3

которая является симплексной. Действительно, матрица системы содержит единичную (если переставить столбцы () и ()), подматрицу размера ; столбец неотрицателен; функция F зависит только от свободных переменных и , что видно из того, что в индексной строке в столбцах базисных переменных и стоят нули.

Далее можно решить задачу описанным выше симплекс-методом. Это решение мы запишем в виде единой таблицы, состоящей из последовательно полученных симплекс-таблиц:

	- 3					2
		- 3
							(8)
		- 3
						-
				- 1		2

Последовательность операций.

1. Выбираем ведущим второй столбец по элементу (–3) в индексной строке.

2. Находим минимальное отношение .

3. Выбираем ведущей первую строку.

4. Делим ведущую строку на ключевой элемент 2 (в рамочке), стоящий в ведущей строке

5. Вычитаем из второй строки ведущую, умноженную на 2.

6. Прибавляем к индексной строке ведущую, умноженную на 3.

7. Выбираем ведущим первый столбец по элементу в индексной строке.

8. Определяем ведущую строку с минимальным допустимым отношением .

9. Делим ведущую строку на ключевой элемент 8.

10. Прибавляем к первой строке ведущую, умноженную на .

11. Прибавляем к индексной строке ведущую, умноженную на .

В результате всех операций 1-11 мы из первой симплекс-таблицы (7) получаем последнюю симплекс-таблицу:

						(9)

и из первого опорного решения

, (10)

получаем последнее опорное решение:

, (11)

которое оказывается оптимальным, поскольку в индексной строке таблицы (9) нет отрицательных элементов.

Пример № 1 решен.

Ответ:

Изложенный выше метод получения первого опорного решения основан на методе Гаусса и теореме о минимальном допустимом отношении.

2-ой способ решения.

Метод искусственного базиса.

Запишем задачу (1) в виде:

(12)

Рассмотрим вспомогательную задачу:

Ясно, что, если система ограничений (12) совместна, то решение задачи (13) существует и Очевидно, верно и обратное, то есть, если задача (13) имеет оптиальное решение и то система ограничений (12) имеет решение, причем полученное решение задачи (12) является опорным.

Задачу (13) нетрудно решить симплекс-методом.

Условие: , заменим равносильным:

Дальнейшее решение запишем в виде таблицы.

0	- 1									Первая таблица (не симплексная)
	- 1									Вторая таблица (не симплексная)
		- 6	- 1	- 2			- 28
	- 1									Третья таблица (симплексная)
	- 1	- 10	- 2	- 3			- 52
	- 3					- 1				Далее решаем симплекс-методом
		- 2		- 1			- 4
	- 3					- 1
					- 1
										(14)

Первая таблица не является симплексной, поскольку в базисных столбцах и в индексной строке вместо нулей стоят единицы. Вычитая из индексной строки сначала первую строку, а затем вторую строку, получаем третью таблицу, которая оказывается уже симплексной. Далее решаем задачу как обычно, симплекс-методом. Из последней симплекс-таблицы вспомогательной задачи находим оптимальное решение этой задачи:

Поскольку и , то равенства , , , дают нам первое опорное решение исходной задачи. Этому решению соответствует таблица:

	- 3					(15)

Вычитая из последней (индексной) строки 1-ую строку, умноженную на 2, и 2-ую строку, получаем таблицу (7). Далее решение совпадает с изложенным ранее.

Дата добавления: 2014-12-26