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 Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru , выходящий из начала координат, где Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru и Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru – это коэффициенты при неизвестных в целевой функции Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru . Этот вектор указывает направление возрастания целевой функции.

4) Перпендикулярно вектору Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru проводим так называемую линию уровня Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru (т.е. прямую Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru , проходящую через начало координат).

5) Перемещаем линию уровня Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru параллельно самой себе в направлении вектора Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru (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 Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru 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

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru max

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru

Решение. Третье и четвертое ограничения системы – двойные неравенства, преобразуем их к более привычному для подобных задач виду Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru , это Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru и Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru , т.о. первое из полученных неравенств Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru (или Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru ) относится к условию неотрицательности, а второе Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru к системе ограничений. Аналогично, Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru это Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru и Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru .

Т.о. задача примет вид

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru max

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru , Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru

Заменив знаки неравенств на знаки точных равенств, построим область допустимых решений по уравнениям прямых:

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru ; Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru ; Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru ; Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru (рис.5).

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Областью решений неравенств является пятиугольник ABCDE.

Построим вектор Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru .Через начало координат перпендикулярно вектору Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru проведем линию уровня Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru . И затем будем перемещать ее параллельно самой себе в направлении вектора Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru до точки выхода из области допустимых решений. Это будет точка С. Найдем координаты этой точки, решив систему, состоящую из уравнений первой и четвертой прямых:

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru .

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Подставим координаты точки С в целевую функцию и найдем ее максимальное значение Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru Пример. Построить линии уровня Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru и Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru для задачи линейного программирования:

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru max (min)

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru

Решение. Область допустимых решений – открытая область (рис.6). Линия уровня Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru проходит через точку В. Функция Z имеет минимум в этой точке. Линию уровня Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru построить нельзя, так как нет точки выхода из области допустимых решений, это значит, что Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru .

Задания для самостоятельной работы.

1. Найти область решений системы неравенств:

а) Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru б) Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru

2. Решить графически задачу линейного программирования

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru min

Алгоритм графического метода решения ЗЛП - student2.ru

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.

Наши рекомендации