Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Реферат

Реферат по предмету "Экономико-математическое моделирование"


Методика економіко-математичного програмування

Завдання1
Для виготовленнявиробів №1 і №2 є 100 кг металу. На виготовлення виробу №1 витрачається 2 кгметалу, а на виріб №2 – 4 кг.
Скласти планвиробництва, що забезпечує одержання найбільшого прибутку від продажу виробів,якщо відпускна вартість одного виробу №1 становить 3 грн. од., а виробу №2 – 2грн. од., причому виробів №1 потрібно виготовити не більше 40 штук, а виробів№2 – 20 шт.Сировина Вироби Кількість сировини В1 В2 Метал 2 4 100 Вартість, грн. кг 3 2
Розв’язок
Складаємоматематичну модель задачі. Позначимо через х1 кількість виробу №1, щовиготовляє підприємство за деяким планом, а через х2 кількість виробу №2/>. Тоді прибуток, отриманий підприємством від реалізації цихвиробів, складає
?= 3х1+2х2.
Витратисировини на виготовлення такої кількості виробів складають відповідно:
CI=2х1+4х2,
Оскількизапаси сировини обмежені, то повинні виконуватись нерівності:
2х1+4х2?100

Окрім того,виробів №1 потрібно виготовити не більше 40 штук, а виробів №2 – 20 шт., тобто повиннівиконуватись ще нерівності: х1?40,х2?20.
Такимчином, приходимо до математичної моделі:
Знайтих1, х2такі, що функція ? = 3х1+2х2досягає максимуму при системі обмежень:
/>
Розв'язуємозадачу лінійного програмування симплексним методом.
Дляпобудови першого опорного плану систему нерівностей приведемо до системирівнянь шляхом введення додаткових змінних.
2x1+ 4x2+ 1x3+ 0x4+ 0x5= 100
1x1+ 0x2+ 0x3+ 1x4+ 0x5= 40
0x1+ 1x2+ 0x3+ 0x4+ 1x5= 20
Матрицякоефіцієнтів A = a(ij) цієї системи рівнянь має вигляд:
/>
Базиснізмінні це змінні, які входять лише в одне рівняння системи обмежень і притому зодиничним коефіцієнтом.
Вирішимосистему рівнянь відносно базисних змінних:
x3,x4, x5
Вважаючи,що вільні змінні рівні 0, отримаємо перший опорний план:
X1= (0,0,100,40,20)
Оскількизавдання вирішується на максимум, то ведучий стовпець вибираємо помаксимальному негативному кількістю та індексного рядку. Всі перетворенняпроводимо до тих пір, поки не вийдуть в індексному рядку позитивні елементи.
Складаємосимплекс-таблицю:План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 min 1 x3 100 2 4 1 50 x4 40
1 1
40 x5 20 1 1 Індексний рядок F(X1)
-3 -2
Оскільки,в індексному рядку знаходяться негативні коефіцієнти, поточний опорний планнеоптимальний, тому будуємо новий план. У якості ведучого виберемо елемент устовбці х1, оскільки значення коефіцієнта за модулем найбільше.План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 min 2 x3 20
4 1 -2
5 x1 40 1 1 x5 20 1 1 20 Індексний рядок F(X2) 120
-2 3
Данийплан, також не оптимальний, тому будуємо знову нову симплексну таблицю. Уякості ведучого виберемо елемент у стовбці х2.План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 min 3 x2 5 1 0,25 -0,5 5 x1 40 1 1 x5 15 -0,25 0,5 1 20 Індексний рядок F(X3) 130 0,5 2
Оскількивсі оцінки >0, то знайдено оптимальний план, що забезпечуємаксимальний прибуток: х1=40, х2=5. Прибуток, при випуску продукції за цимпланом, становить 130 грн.

 
Завдання2
Записати двоїстузадачу до поставленої задачі лінійного програмування. Розв’язати одну із задачсимплексним методом і визначити оптимальний план іншої задачі.
/>
/>
Розв’язок
Розв’яжемозадачу лінійного програмування симплексним методом.
Визначимомінімальне значення цільової функції F(X) = x1+3x2принаступних умовах-обмежень.
9x1+10x2?45
5x1-x2?42
-x1+13x2?4
Для побудовипершого опорного плану систему нерівностей приведемо до системи рівнянь шляхомвведення додаткових змінних.
9x1+ 10x2-1x3+ 0x4+ 0x5= 45
5x1-1x2+ 0x3+ 1x4+ 0x5= 42
-1x1+ 13x2+ 0x3+ 0x4+ 1x5= 4
Введемоштучні змінні x.

9x1+ 10x2-1x3+ 0x4+ 0x5+ 1x6= 45
5x1-1x2+ 0x3+ 1x4+ 0x5+ 0x6= 42
-1x1+ 13x2 + 0x3 + 0x4 + 1x5 + 0x6 = 4
Дляпостановки задачі на мінімум цільову функцію запишемо так:
F(X)= x1+3x2+Mx6=>min
Вважаючи, щовільні змінні рівні 0, отримаємо перший опорний план:
X1= (0,0,0,42,4,45).План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 х6 х6 45 9 10 -1 1 x4 42 5 -1 1 х5 4 -1 13 1 Індексний рядок F(X0)
Переходимодо основного алгоритму симплекс-методу.План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 x6 min 1 х6 45 9 10 -1 1 5,5 x4 42 5 -1 1 х5 4 -1
13 1 0,3077 Індексний рядок F(X1)
Оскільки,в індексному рядку знаходяться позитивні коефіцієнти, поточний опорний планнеоптимальний, тому будуємо новий план. У якості ведучого виберемо елемент устовбці х2, оскільки значення коефіцієнта за модулем найбільше.План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 x6 min 2 х6 41,92
9,77 -1 -0,7692 1
4,29 x4 42,31 4,92 1 0,0769 8,59 х2 0,3077 -0,0769 1 0,0769 Індексний рядок F(X2)
Данийплан, також не оптимальний, тому будуємо знову нову симплексну таблицю. Уякості ведучого виберемо елемент у стовбці х1.План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 x6 min 3 х1 4,29 1 -0,1024 -0,0787 0,1024 x4 21,18 0,5039 1 0,4646 -0,5039 45,59 х2 0,6378 1 -0,0079
0,0709 0,0079
9 Індексний рядок F(X3)
Данийплан, також не оптимальний, тому будуємо знову нову симплексну таблицю. Уякості ведучого виберемо елемент у стовбці х5.План Базис В x1 x2 x3 x4 x5 x6 4 х1 5 1 1,11 -0,1111 0,1111 x4 17 -6,56 0,5556 1 -0,5556 х5 9 14,11 -0,1111 1 0,1111 Індексний рядок F(X4)
Оптимальнийплан можна записати так:
x1 = 5
x4 = 17
x5 = 9
F(X) = 1*5 = 5
Складемо двоїстузадачу до поставленої задачі лінійного програмування.
9y1+5y2-y3?1
10y1-y2+13y3?3
45y1+42y2+4y3=> max
y1? 0
y2? 0
y3? 0
Рішення двоїстоїзадачі дає оптимальну систему оцінок ресурсів. Використовуючи останнюінтеграцію прямої задачі знайдемо, оптимальний план двоїстої задачі. Із теоремидвоїстості слідує, що Y = C*A-1.
Сформуємоматрицю A із компонентів векторів, які входять в оптимальний базис.
/>
Визначившиобернену матрицю А-1 через алгебраїчне доповнення, отримаємо:
/>
Як видно ізостаннього плану симплексної таблиці, обернена матриця A-1 розміщена у стовбцяхдодаткових змінних.
Тоді Y = C*A-1 =/>
Запишемооптимальний план двоїстої задачі:
y1 = 0.11
y2 = 0
y3 = 0
Z(Y)= 45*0.11+42*0+4*0 = 5
 

 
Завдання3
Розв’язатитранспортну задачу.1 4 7 9 1 250 2 3 1 2 4 300 2 1 3 1 4 150 110 80 100 90 70
Розв’язок
Побудоваматематичної моделі. Нехай xij — кількістьпродукції, що перевозиться з і-го пункту виробництва до j-госпоживача />.Оскільки />,то задачу треба закрити, тобто збалансувати (зрівняти) поставки й потреби:
/>
/>
Унашому випадку робиться це введенням фіктивного постачальника, оскільки />. Зуведенням фіктивного споживача транспортній таблиці додатково заявляється nробочих клітинок.
Ціни, додатковимклітинкам, щоб фіктивний стовбець був нейтральним щодо оптимального виборупланових перевезень, призначаються усі рівні нулю.
Занесемовихідні дані у таблицю.
В1 В2 В3 В4 В5 В6 Запаси А1 1 4 7 9 1 250 А2 2 3 1 2 4 300 А3 2 1 3 1 4 150 Потреби 110 80 100 90 70 250
Забезпечившизакритість розв'язуваної задачі, розпочинаємо будувати математичну модель даноїзадачі:
/>
Економічний зміст записанихобмежень полягає в тому, що весь вантаж потрібно перевезти по пунктах повністю.
Аналогічні обмеження можназаписати відносно замовників: вантаж, що може надходити до споживача відчотирьох баз, має повністю задовольняти його попит. Математично це записуєтьсятак:
/>
Загальнівитрати, пов’язані з транспортуванням продукції, визначаються як сума добутківобсягів перевезеної продукції на вартості транспортування од. продукції довідповідного замовника і за умовою задачі мають бути мінімальними. Томуформально це можна записати так:

minZ=1x11+4x12+7x13+9x14+1x15+0x16+2x21+3x22+1x23+2x24+4x25+0x26+2x31+1x32+3x33+1x34++4x35+0x36.
Загалом математична модельсформульованої задачі має вигляд:
minZ=1x11+4x12+7x13+9x14+1x15+0x16+2x21+3x22+1x23+2x24+4x25+0x26+2x31+1x32+3x33+1x34++4x35+0x36.
за умов:
/>
/>
Запишемо умовизадачі у вигляді транспортної таблиці та складемо її перший опорний план у ційтаблиці методом «північно-західного кута».
Ai
Bj
ui
b1 = 110
b2 = 80
b3 = 100
b4=90
b5=70
b6=250
а1 = 250
1
110
4
80
7
[-]60 9
1
[+]
u1 = 0
а2 = 300 2 3
1
[+]40
2
90
4
[-]70
100
u2 = -6
а3 = 150 2 1 3 1 4
150
u3 = -6
vj
v1 =1
v2 =4
v3 =7
v4 =8
v5 =10
v6 =6

В результатіотримано перший опорний план, який є допустимим, оскільки всі вантажі з базвивезені, потреба магазинів задоволена, а план відповідає системі обмеженьтранспортної задачі.
Підрахуємо числозайнятих клітин таблиці, їх 8, а має бути m+n-1=8. Отже, опорний план є невиродженим.
Перевіримооптимальність опорного плану. Знайдемо потенціали ui,vi. по зайнятих клітинамтаблиці, в яких ui+ vi = cij,вважаючи, що u1 = 0:
u1=0,u2=-6, u3=-6, v1=1, v2=4, v3=7 v4=8,v5=10, v6=6. Ці значення потенціалів першого опорного планузаписуємо у транспортну таблицю.
Потім згідно залгоритмом методу потенціалів перевіряємо виконання другої умови оптимальності ui + vj ? cij(дляпорожніх клітинок таблиці).
Опорний план неє оптимальним, тому що існують оцінки вільних клітин для яких ui + vi>cij
(1;5): 0 + 10 > 1
(1;6): 0 + 6 > 0
(3;4): -6 + 8 > 1
Тому від ньогонеобхідно перейти до другого плану, змінивши співвідношення заповнених іпорожніх клітинок таблиці. Вибираємо максимальну оцінку вільної клітини (А1B5):1. Для цього в перспективну клітку (1;5) поставимо знак «+», а в інших вершинахбагатокутника чергуються знаки «-», «+», «-». Цикл наведено в таблиці.
Тепер необхідноперемістити продукцію в межах побудованого циклу. З вантажів хij що стоять вмінусових клітинах, вибираємо найменше, тобто у = min (1;3) = 60. Додаємо 60 дообсягів вантажів, що стоять в плюсових клітинах і віднімаємо 60 з хij, щостоять в мінусових клітинах. В результаті отримаємо новий опорний план.
Для цього упорожню клітинку А1B5 переносимо менше з чисел хij, якірозміщені в клітинках зі знаком «–». Одночасно це саме число хij додаємодо відповідних чисел, що розміщені в клітинках зі знаком «+», та віднімаємо відчисел, що розміщені в клітинках, позначених знаком «–».
Усі іншізаповнені клітинки першої таблиці, які не входили до циклу, переписуємо у другутаблицю без змін. Кількість заповнених клітинок у новій таблиці також маєвідповідати умові невиродженості плану, тобто дорівнювати (n + m– 1).
Отже, другий опорний плантранспортної задачі матиме такий вигляд:
Ai
Bj
ui
b1 = 110
b2 = 80
b3 = 100
b4=90
b5=70
b6=250
а1 = 250
1
110
4
[-]80 7 9
1
[+]60
u1 = 0
а2 = 300 2 3
1
100
2
90
4
[-]10
[+]100
u2 = 3
а3 = 150 2
1
[+] 3 1 4
[-]150
u3 = 3
vj
v1 =1
v2 =4
v3 =-2
v4 =-1
v5 =1
v6 =-3
Перевіримооптимальність опорного плану. Знайдемо потенціали ui, vi. по зайнятих клітинамтаблиці, в яких ui + vi = cij, вважаючи, що u1 = 0.
Опорний план неє оптимальним, тому що існують оцінки вільних клітин для яких ui + vi>cij
(2;1): 3 + 1 > 2
(2;2): 3 + 4 > 3
(3;1): 3 + 1 > 2
(3;2): 3 + 4 > 1
(3;4): 3 + -1 > 1
Вибираємомаксимальну оцінку вільної клітини (А3B2): 1
Для цього вперспективну клітку (А3B2) поставимо знак «+», а в інших вершинахбагатокутника чергуються знаки «-», «+», «-». Цикл наведено в таблиці.
З вантажів хijщо стоять в мінусових клітинах, вибираємо найменше, тобто у = min (А2B5)= 10. Додаємо 10 до обсягів вантажів, що стоять в плюсових клітинах івіднімаємо 10 з Хij, що стоять в мінусових клітинах. В результаті отримаємоновий опорний план.
Ai
Bj
ui
b1 = 110
b2 = 80
b3 = 100
b4=90
b5=70
b6=250
а1 = 250
1
110
4
[-]70 7 9
1
70
[+]
u1 = 0
а2 = 300 2 3
1
100
2
90 4
110
u2 = -3
а3 = 150 2
1
[+]10 3 1 4
[-]140
u3 = -3
vj
v1 =1
v2 =4
v3 =4
v4 =5
v5 =1
v6 =3
Перевіримооптимальність опорного плану. Знайдемо потенціали ui, vi. по зайнятих клітинамтаблиці, в яких ui + vi = cij, вважаючи, що u1 = 0.
Опорний план неє оптимальним, тому що існують оцінки вільних клітин для яких ui + vi>cij
(1;6): 0 + 3 > 0
(3;4): -3 + 5 > 1
Вибираємомаксимальну оцінку вільної клітини (А1B6): 0
Для цього вперспективну клітку (А1B6) поставимо знак «+», а в інших вершинахбагатокутника чергуються знаки «-», «+», «-». Цикл наведено в таблиці.
З вантажів хijщо стоять в мінусових клітинах, вибираємо найменше, тобто у = min (А1B2)=70.Додаємо 70 до обсягів вантажів, що стоять в плюсових клітинах і віднімаємо 70 зХij, що стоять в мінусових клітинах.
В результатіотримаємо новий опорний план.
Ai
Bj
ui
b1 = 110
b2 = 80
b3 = 100
b4=90
b5=70
b6=250
а1 = 250
1
110 4 7 9
1
70
70
u1 = 0
а2 = 300 2 3
1
100
2
[-]90 4
[+]110
u2 = 0
а3 = 150 2
1
80 3
1
[+] 4
[-]70
u3 = 0
vj
v1 =1
v2 =1
v3 =1
v4 =2
v5 =1
v6 =0
Перевіримооптимальність опорного плану. Знайдемо потенціали ui, vi. по зайнятих клітинамтаблиці, в яких ui + vi = cij, вважаючи, що u1 = 0.
Опорний план неє оптимальним, тому що існують оцінки вільних клітин для яких ui + vi>cij
(3;4): 0 + 2 > 1
Вибираємомаксимальну оцінку вільної клітини (А3B4): 1
Для цього в перспективнуклітку (А3B4) поставимо знак «+», а в інших вершинахбагатокутника чергуються знаки «-», «+», «-». Цикл наведено в таблиці.
З вантажів хijщо стоять в мінусових клітинах, вибираємо найменше, тобто у = min (А3B6)=70. Додаємо 70 до обсягів вантажів, що стоять в плюсових клітинах і віднімаємо70 з Хij, що стоять в мінусових клітинах.
В результатіотримаємо новий опорний план.
Ai
Bj
ui
b1 = 110
b2 = 80
b3 = 100
b4=90
b5=70
b6=250
а1 = 250
1
110 4 7 9
1
70
70
u1 = 0
а2 = 300 2 3
1
100
2
20 4
180
u2 = 0
а3 = 150 2
1
80 3
1
70 4
u3 = -1
vj
v1 =1
v2 =2
v3 =1
v4 =2
v5 =1
v6 =0
Перевіримооптимальність опорного плану, тобто повторюємо описані раніше дії.
Знайдемопотенціали ui, vi. по зайнятих клітинам таблиці, в яких ui + vi = cij,вважаючи, що u1 = 0.
математичниймодель симплекс екстремум
Перевіркаостаннього плану на оптимальність за допомогою методу потенціалів показує, щовін оптимальний.
Розрахуємозначення цільової функції відповідно до другого опорного плану задачі:
F(x)= 1*110 + 1*70 + 0*70 + 1*100 + 2*20 + 0*180 + 1*80 + 1*70 = 470
За оптимальнимпланом перевезень загальна вартість перевезень всієї продукції є найменшою істановить 470 грн.
Завдання4
Знайти графічнимметодом екстремуми функцій в області, визначеній нерівностями.
/>
/>
/>
/>
/>.
Розв’язок
Необхідно знайтимінімальне значення цільової функції F = 2X1+4X2 =>min, при системіобмежень:
x1+2x2?2(1)
2x1+2x2?10(2)
x1+x2=6 (3)
Побудуємообласть допустимих рішень, тобто вирішимо графічно систему нерівностей. Дляцього побудуємо кожну пряму і визначимо півплощини, задані нерівностями(півплощини позначені штрихом).

/>
Межі області
/>
Цільова функціяF(x) =>min

Розглянемоцільову функцію завдання F = 2X1+4X2 =>min.
Побудуємо пряму,що відповідає значенню функції F = 0: F = 2X1+4X2 = 0. Будемо рухати цю прямупаралельним чином. Оскільки нас цікавить мінімальне рішення, тому рухався прямодо першого торкання позначеної області. На графіку ця пряма позначенапунктирною лінією.
/>
Рівний масштаб

/>
Областьдопустимих значень необмежена.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Критика современного российского телевидения в "Литературной газете"
Реферат Организация работы отдела по связям с общественностью на примере ОАО "Синарский трубный завод"
Реферат Особенности на предприятиях общественного питания
Реферат Партия РСДРП и революция 1905 года
Реферат Лидерство и руководство в организации
Реферат Особенности преодоления социально-экономических противоречий в Англии и Франции
Реферат Система для проверки микросхем методом сигнатурного анализа
Реферат Новий підхід моделювання завантаженості SQL серверів
Реферат Технология производства извести
Реферат Сопротивление твердых тел деформированию при динамических нагрузках
Реферат Парламент Филяндии
Реферат Приемы использования фразеологических оборотов в творчестве Чехова
Реферат 1. Характеристика завалов при разрушении зданий Завалами принято называть нагромождение обломков зданий стен, перекрытий, внутреннего оборудования, мебели и т
Реферат Особенности интеграционных процессов в современных условиях
Реферат The Lottery 3 Essay Research Paper The