Система m линейных уравнений с n неизвестными

Содержание

Слайд 2

Система m линейных уравнений с n переменными имеет вид

Система m линейных уравнений с n переменными имеет вид

Слайд 3

В задачах линейного программирования представляют интерес системы, в которых ранг матрицы

В задачах линейного программирования представляют интерес системы, в которых ранг матрицы

r системы A=(aij), i=1,2…m, j=1,2…n, или, что то же самое, максимальное число независимых уравнений меньше числа переменных
Слайд 4

Любые m переменных системы m линейных уравнений с n переменными (m

Любые m переменных системы m линейных уравнений с n переменными (m

называются основными (или базисными), если определитель матрицы коэффициентов при них отличен от нуля.
Тогда остальные n - m переменных называются неосновными ( или свободными)
Слайд 5

Базисным решением системы m линейных уравнений с n переменными называется решение,

Базисным решением системы m линейных уравнений с n переменными называется решение,

в котором все n-m неосновных переменных равны нулю.
В задачах линейного программирования особый интерес представляют допустимые базисные решения (опорные планы).
Число базисных решений является конечным.
Базисное решение, в котором хотя бы одна из основных переменных равна нулю, называется вырожденным.
Слайд 6

Основными могут быть разные группы из n переменных. Максимальное число групп основных переменных

Основными могут быть разные группы из n переменных. Максимальное число групп

основных переменных
Слайд 7

Пример. Найти все возможные группы основных переменных в системе

Пример. Найти все возможные группы основных переменных в системе

Слайд 8

Решение системы называется допустимым, если оно содержит только неотрицательные компоненты, в противном случае – решение допустимое.

Решение системы называется допустимым, если оно содержит только неотрицательные компоненты, в

противном случае – решение допустимое.
Слайд 9

Базисным решением системы m линейных уравнений с n переменными называется решение,

Базисным решением системы m линейных уравнений с n переменными называется решение,

в котором все n-m неосновных переменных равны нулю
Слайд 10

Пример. Найти все базисные решения системы

Пример. Найти все базисные решения системы

Слайд 11

Симплексный метод решения задач линейного программирования

Симплексный метод решения задач линейного программирования


Слайд 12

Решение любой задачи линейного программирования можно найти симплексным методом. Симплексный метод

Решение любой задачи линейного программирования можно найти симплексным методом.
Симплексный метод

решения задачи линейного программирования основан на переходе от одного опорного плана к другому, при котором значение целевой функции возрастает ( убывает) (при условии, что данная задача имеет оптимальный план).
Слайд 13

Оптимальный план - совокупность значений переменных, при которых достигается наибольшее или

Оптимальный план - совокупность значений переменных, при которых достигается наибольшее или

наименьшее значение целевой функции, любая другая совокупность значений, удовлетворяющая ограничениям, определяет опорный (базисный) план.
Слайд 14

Для реализации симплексного метода необходимо освоить три основных элемента: Способ определения

Для реализации симплексного метода необходимо освоить три основных элемента:
Способ определения какого-либо

первоначального допустимого базисного решения задачи (опорного плана)
Правило перехода к лучшему (не худшему) решению
Критерий проверки оптимальности найденного решения.
Слайд 15

Пусть требуется найти максимальное (минимальное) значение функции

Пусть требуется найти максимальное (минимальное) значение функции

Слайд 16

при условиях

при условиях

Слайд 17


Слайд 18

Алгоритм решения задачи симплексным методом: привести задачу линейного программирования к стандартному

Алгоритм решения задачи симплексным методом:
привести задачу линейного программирования к стандартному виду.
найти

начальное базисное решение (опорный план). Если базисное решение отсутствует, задача не имеет решения в виду несовместности системы ограничений
проверить полученное базисное решение на оптимальность с помощью критерия оптимальности
Слайд 19

если выполняется критерий оптимальности решения, то решение задачи заканчивается если выполняется

если выполняется критерий оптимальности решения, то решение задачи заканчивается
если выполняется условие

существования множества оптимальных решений, то путем простого перебора найти все оптимальные решения
если имеют место условия неограниченности целевой функции, то задача не имеет решения
если пункты 4 - 6 алгоритма не выполняются, найти новое опорное решение и перейти к пункту 3
Слайд 20

Для нахождения первоначального базисного плана все переменные разбиваются на две группы:

Для нахождения первоначального базисного плана все переменные разбиваются на две группы:

основные(базисные) и неосновные.
Положив неосновные переменные равными нулю, получаем базисное решение.
Слайд 21

Критерий оптимальности решения при отыскании максимума(минимума) линейной функции: Если в выражении

Критерий оптимальности решения при отыскании максимума(минимума) линейной функции:
Если в выражении линейной

функции через неосновные переменные отсутствуют положительные (отрицательные) коэффициенты при неосновных переменных, то решение оптимально.
Слайд 22

Если система ограничений непротиворечива, то выполнение конечного числа последовательных шагов симплексного

Если система ограничений непротиворечива, то выполнение конечного числа последовательных шагов симплексного

метода приводит к нахождению оптимального решения задачи.
Слайд 23

Алгоритм решения задачи линейного программирования построением симплексной таблицы

Алгоритм решения задачи линейного программирования построением симплексной таблицы

Слайд 24

Алгоритм: 1. Систему линейных неравенств записываем в каноническом виде. Для этого

Алгоритм:
1. Систему линейных неравенств записываем в каноническом виде. Для этого в

каждое неравенство добавляем дополнительную переменную со знаком «+», если неравенство имеет знак меньше или равно и со знаком «-» в противном случае
Слайд 25

После введения добавочных переменных систему уравнений и линейную функцию записываем в виде:

После введения добавочных переменных систему уравнений и линейную функцию записываем

в виде:
Слайд 26


Слайд 27

2. Исходную расширенную систему заносим в первую симплексную таблицу.

2. Исходную расширенную систему заносим в первую симплексную таблицу.

Слайд 28

Слайд 29

3. Проверяем выполнение критерия оптимальности при решении задач на максимум- наличие

3. Проверяем выполнение критерия оптимальности при решении задач на максимум-

наличие в последней строке отрицательных коэффициентов.
Если таковых нет, то полученное решение оптимально.
Слайд 30

4 Если критерий оптимальности не выполнен, то наибольший по модулю отрицательный

4 Если критерий оптимальности не выполнен, то наибольший по модулю отрицательный

элемент в последней строке определяет разрешающий столбец s
Слайд 31

Составляем оценочные отношения каждой строки по правилам: ∞, если bi и

Составляем оценочные отношения каждой строки по правилам:
∞, если bi и ais

имеют разные знаки;
∞, если bi=0 и ais <0
∞, если ais =0
, если bi и ais имеют одинаковые
знаки
Слайд 32

Определяем

Определяем

Слайд 33

Если конечного минимума нет, то задача не имеет конечного оптимума (Fmax=∞)

Если конечного минимума нет, то задача не имеет конечного оптимума (Fmax=∞)
Если

минимум конечен, то выбираем строку, в которой он достигается и называем ее разрешающей строкой q.
На пересечении разрешающей строки и разрешающего столбца находится разрешающий элемент аqs
Слайд 34

5. Переходим к следующей таблице по правилам: в левом столбце записываем

5. Переходим к следующей таблице по правилам:
в левом столбце записываем новый

базис: вместо основной переменной хq- переменную xs
в столбцах, соответствующим основным переменным проставляем нули и единицы: 1 – против «своей» основной переменной 0- против «чужой» основной переменной. 0 в последней строке для всех основных переменных.
Слайд 35

новую строку с номером q получаем из старой строки делением на

новую строку с номером q получаем из старой строки делением на

разрешающий элемент aqs
все остальные элементы получаем по правилу прямоугольника:
Слайд 36

Пример. Решим задачу об использовании ресурсов

Пример. Решим задачу об использовании ресурсов

Слайд 37


Слайд 38

Слайд 39

1. Шаг

1. Шаг

Слайд 40

Заполняем первую симплексную таблицу, в которой переменные х3,х4,х5,х6 - основные

Заполняем первую симплексную таблицу, в которой переменные х3,х4,х5,х6 - основные

Слайд 41

Слайд 42

Слайд 43

Слайд 44

Слайд 45

Слайд 46

Слайд 47

Слайд 48

Слайд 49

Слайд 50