Алгоритм графического метода решения ЗЛП
Если задача линейного программирования содержит только две переменные, то ее можно решить графическим методом, выполняя следующие операции:
1) Строим все полуплоскости, соответствующие ограничениям системы.
2) Находим область допустимых решений (ОДР), как множество точек, в котором пересекаются все построенные полуплоскости.
3) Строим вектор , выходящий из начала координат, где
и
– это коэффициенты при неизвестных в целевой функции
. Этот вектор указывает направление возрастания целевой функции.
4) Перпендикулярно вектору проводим так называемую линию уровня
(т.е. прямую
, проходящую через начало координат).
5) Перемещаем линию уровня параллельно самой себе в направлении вектора
(если задача на максимум (max)) или в противоположном направлении (если задача на минимум (min)) до тех пор, пока линия уровня имеет хотя бы одну общую точку с ОДР.
6) Находим координаты этой общей крайней точки, решая систему уравнений прямых, на пересечении которых она находится.
7) Подставляем эти координаты в целевую функцию и находим ее max (или min).
Пример. Решить задачу линейного программирования графическим методом
max
Решение. Третье и четвертое ограничения системы – двойные неравенства, преобразуем их к более привычному для подобных задач виду , это
и
, т.о. первое из полученных неравенств
(или
) относится к условию неотрицательности, а второе
к системе ограничений. Аналогично,
это
и
.
Т.о. задача примет вид
max
,
Заменив знаки неравенств на знаки точных равенств, построим область допустимых решений по уравнениям прямых:
;
;
;
(рис.5).
Областью решений неравенств является пятиугольник ABCDE.
Построим вектор .Через начало координат перпендикулярно вектору
проведем линию уровня
. И затем будем перемещать ее параллельно самой себе в направлении вектора
до точки выхода из области допустимых решений. Это будет точка С. Найдем координаты этой точки, решив систему, состоящую из уравнений первой и четвертой прямых:
.
Подставим координаты точки С в целевую функцию и найдем ее максимальное значение
Пример. Построить линии уровня
и
для задачи линейного программирования:
max (min)
Решение. Область допустимых решений – открытая область (рис.6). Линия уровня проходит через точку В. Функция Z имеет минимум в этой точке. Линию уровня
построить нельзя, так как нет точки выхода из области допустимых решений, это значит, что
.
Задания для самостоятельной работы.
1. Найти область решений системы неравенств:
а) б)
2. Решить графически задачу линейного программирования
min
3. Составить экономико-математическую модель и решить графически задачу линейного программирования
Фирма выпускает изделия двух видов А и В. Изделия каждого вида обрабатывают на двух станках (I и II). Время обработки одного изделия каждого вида на станках, время работы станков за рабочую смену, прибыль фирмы от реализации одного изделия вида А и вида В занесены в таблицу:
Станки | Время обработки одного изделия, мин. | Время работы станка за смену, мин. | |
А | В | ||
I | |||
II | |||
Прибыль от одного изделия, грн. | 0,3 | 0,9 |
Изучение рынка сбыта показало, что ежедневный спрос на изделия вида В никогда не превышает спрос на изделия вида А более чем на 40 единиц, а спрос на изделия вида А не превышает 90 единиц в день.
Определить план производства изделий, обеспечивающий наибольшую прибыль.