Задача. Предприятие выпускает два вида изделий: А и В, используя для этого сырье трех видов, запасы n-го ограничены. Норма расхода сырья на изготовление единицы каждого вида изделий, а также прибыль, получаемая от реализации изделий каждого вида следующие:
Сырье |
Норма
расхода
сырья на
единицу
изделия (кг) |
Запасы
сырья (кг) |
|
1 |
2 |
||
1 2 3 |
6 0 12 |
6 4 6 |
54 32 72 |
Прибыль
от
реализации
единицы
изделия в у.е. |
4 |
2 |
|
Составить
план выпуска
изделий,
дающий наибольшую
прибыль
предприятия.
Составить
математическую
модель задачи,
решить ее
графически,
составить
двойственную
задачу,
решить ее и
провести экономический
анализ
задачи.
Решение: Составим
математическю
модель. Пусть
будет
изготовлено х1
– изделий
вида А и х2-изделий
вида В. Тогда
план
производства
представляется
вектором (х1,
х2).
Прибыль
от
реализации
одного
изделия вида А
составляет 4
единицы, а от
реализации х1
изделий – 4х1
единиц.
Прибыль от
реализации
одного изделия
вида В
составляет 2
единицы, а от
реализации х2
изделий – 2х2
единиц. Общая
прибыль
предприятия
составит 4х1+2х2.
Целевая
функция
задачи имеет
вид:
На
производство
единицы
изделия А
расходуется 6
единиц сырья
первого вида,
а на х1
изделий А
расходуется 6х1
единиц сырья
первого вида.
На производство
единицы
изделия В
расходуется 6
единиц сырья
первого вида,
а на х2
изделий В
расходуется
6х2 единиц
сырья
первого вида.
Запасы сырья
первого вида
составляют 54
единицы ,
следователь 6х1+6х2£54.
Аналогичные
рассуждения
проводятся
по 2 и 3 видам
сырья.
Количество
произведенных
изделий
может быть
либо
положительным,
либо равено
нулю. Условий
целочисленности
на количество
изделий не
наложено.
Математическая
модель
задачи имеет
вид:
Решим
задачу графическим
методом. Область
допустимых
решений
задачи
-пересечение
полуплоскостей,
определенных
каждым
неравенством
системы ограничений.
Для
первого
неравенство:
6х1+6х2£54
строим
прямую 6х1+6х2=54.
Взяв
произвольную
точку из
одной из полуплоскостей,
определим,
является ли
данная полуплоскость
множеством
решений
данного
неравенства.
Например:
точка 0 (0;0). 6×0+6×0£54 Þ0< 54, т.е.
полуплоскость,
содержащая
т.0 является множеством
решений
неравенства 6х1+6х2£54.
Аналогично
строим
полуплоскости,
определяемые
остальными
неравенствами.
Х2
12
9 В
3
А 8 D
0
4 Е 9 1
Х1
2
Пересечение
этих
полуплоскостей
образует
область
допустимых
решений, т.е.
многоугольник
ОАВDЕ. По теореме
об
экстремуме
целевой
функции,
если
оптимальное
решение
существует,
то оно
совпадает с
угловой
точкой
области допустимых
решений. Для
нахождения
оптимального
решения
строим
вектор
,
перпендикулярно
ему проводим линию уровня,
которую
перемещаем
по
направлению
вектора
, т.к. задача
решается на max.
Последняя
точка
пересечения
линии уровня
и области
допустимых
решений
является оптимальным
решением
задачи. Если
оптимальное
решение
совпадает с
двумя
угловыми
точками
области
допустимых
решений,
например, х1
и х2, то любая
точка
отрезка [ х1, х2]
является
оптимальным
решением, т.е.
где
в т.D,
которая
лежит на
пересечении I
и П граничных
прямых
Составим
двойственную
задачу к
исходной. В
исходной
задаче ограничения
заданы
неравенствами
и на переменные
наложено
ограничение
неотрицательности,
то получим симметричную
пару задач.
Каждому
ограничению
исходной
задачи соответствует
переменная в
двойственной.
Цель задачи
меняется на
противоположную.
Транспонируется
матрица
коэффициентов
задачи,
коэффициенты
при
переменных в
целевой
функции
заменяются
сводными
членами
системы
ограничений
исходной
задачи.
Исходя
из теорем
двойственности,
найдем
решение
двойственной
задачи.
т.е. >0,
поэтому
соответствующие
им 1 и 2
ограничения
двойственной
задачи
выполняются
как равенства.
Первое и
третье
ограничения
исходной
задачи
выполняются
как строка
равенства Þ
соответствующие
им у1 и у3
положительны,
а у2 =0.
Получили:
8у3=2,
Экономический
анализ. Для
получения
максимальной
прибыли в ед.
необходимо
произвести
изделий
вида А и
- вида В, при
этом сырье 1 и 3
видов будет
израсходовано
полностью и
каждая
дополнительно
привлеченная
единица
сырья 1 вида
принесет
дополнительно
ед.
прибыли, а
каждая
дополнительно
привлеченная
единица
сырья 3 вида
даст
дополнительно
ед.
прибыли.
Сырье
второго вида
не используется
полностью, и
предприятие
можно бы не покупать
ед.
этого сырья.