Симплекс-метод

Решение задачи ЛП (2.1.1), согласно теоремам 2, 3, 4, достигается в вершине многогранного множества. Теорема 2 дает простое описание вершин и способ их определения при известном базисе. Число вершин конечно. Минимум задачи может быть найден за конечное число шагов посредством перебора вершин.

В симплекс-методе осуществляется идея перебора вершин соседних текущей вершине и выбора среди них в качестве следующего приближения вершины с наименьшим значением целевой функции. Симплекс-метод применяют для задач, записанных в форме:

Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru . (2.4.1)

Пусть на Симплекс-метод - student2.ru -ом шаге получена точка Симплекс-метод - student2.ru , являющаяся вершиной множества Симплекс-метод - student2.ru , и пусть Симплекс-метод - student2.ru .

Назовем Симплекс-метод - student2.ru невырожденной вершиной множества Симплекс-метод - student2.ru , если число положительных компонент в ней равно Симплекс-метод - student2.ru .

Предположим, что все вершины множества Симплекс-метод - student2.ru невырождены. В силу невырожденности множество Симплекс-метод - student2.ru содержит Симплекс-метод - student2.ru элементов. Разобьем вектор Симплекс-метод - student2.ru на две группы Симплекс-метод - student2.ru , где Симплекс-метод - student2.ru отвечает компонентам из Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru - компонентам, не принадлежащим Симплекс-метод - student2.ru . Тогда система Симплекс-метод - student2.ru может быть записана в виде:

Симплекс-метод - student2.ru , (2.4.2)

где Симплекс-метод - student2.ru , столбцы которой являются столбцами Симплекс-метод - student2.ru с индексами из Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru -матрица, составленная из оставшихся столбцов. Отсюда, в силу невырожденности матрицы Симплекс-метод - student2.ru ,

Симплекс-метод - student2.ru (2.4.3)

Целевая функция приобретает вид:

Симплекс-метод - student2.ru , (2.4.4)

где Симплекс-метод - student2.ru - вектор с компонентами Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru -вектор с компонентами Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru . С учетом (2.4.3) целевая функция может быть выражена только через Симплекс-метод - student2.ru .

Симплекс-метод - student2.ru

Следовательно, исходная задача эквивалентна следующей:

Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru (2.4.5)

При этом точке Симплекс-метод - student2.ru соответствует вектор Симплекс-метод - student2.ru , где Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru . Точка Симплекс-метод - student2.ru является допустимой для задачи (2.4.5) при ограничении Симплекс-метод - student2.ru , которое удовлетворяется как строгое неравенство Симплекс-метод - student2.ru . Поэтому оно может быть отброшено (как неактивное) при анализе точки Симплекс-метод - student2.ru на оптимальность.

В задаче

Симплекс-метод - student2.ru , Симплекс-метод - student2.ru (2.4.6)

минимум достигается в 0 тогда и только тогда, когда Симплекс-метод - student2.ru .

Итак, если

Симплекс-метод - student2.ru (2.4.7)

то точка Симплекс-метод - student2.ru является решением (2.1.1) и одновременно (2.4.5), а тем самым Симплекс-метод - student2.ru является решением (2.4.1). Если же среди компонент Симплекс-метод - student2.ru есть отрицательные (например, Симплекс-метод - student2.ru ), то Симплекс-метод - student2.ru не является решением (2.4.6), и, увеличивая Симплекс-метод - student2.ru , можно уменьшить значение целевой функции в (2.4.6).

Итак, сделаем шаг

Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru - Симплекс-метод - student2.ru -й орт. (2.4.8)

Выбор Симплекс-метод - student2.ru производится из следующих соображений. С увеличением Симплекс-метод - student2.ru целевая функция уменьшается, однако может нарушиться ограничение Симплекс-метод - student2.ru , которое в точке Симплекс-метод - student2.ru , было неактивным. Итак, Симплекс-метод - student2.ru нужно выбрать из условия

Симплекс-метод - student2.ru . (2.4.9)

Если при этом Симплекс-метод - student2.ru , то задача не имеет решения в силу бесконечного убывания функции. Если же Симплекс-метод - student2.ru , то получаем новую точку Симплекс-метод - student2.ru ,

где Симплекс-метод - student2.ru Симплекс-метод - student2.ru . Эта точка вновь является вершиной (она допустима и имеет m положительных компонент, так как Симплекс-метод - student2.ru -я компонента стала положительной, а одна из компонент Симплекс-метод - student2.ru обратилась в 0).

Поэтому в ней можно повторить всю процедуру заново. При этом значение целевой функции уменьшилось. Следовательно, возврат в одну из точек невозможен. В силу конечности общего числа вершин метод конечен.

Условия (2.4.7) являются условием оптимальности в симплекс-методе.

Наши рекомендации