- •1 Матрицы, операции над матрицами. Ранг матрицы. Обратная матрица
- •2 Системы линейных уравнений . Методы решении
- •3 Основная задача лп каноническая форма. Примеры
- •4 Симметричная форма. Примеры
- •5 Геометрическая интерпретация и графическое решение злп
- •6 Общая идея симплекс метода . Построение начального опорного плана.
- •3. Симплексный метод
- •8 Свойства решений злп.
- •9 Двойственность в лп. Пример построения двойственной задачи.
- •10 Симметричные двойственные задачи (кривая составления)
9 Двойственность в лп. Пример построения двойственной задачи.
Двойственность в линейном программировании - принцип, заключающийся в том, что для каждой задачи линейного программирования можно сформулировать двойственную задачу.
Каждой задаче линейного программирования можно определенным образом сопоставить некоторую другую задачу линейного программирования, называемую двойственной или сопряженной по отношению к исходной или прямой. Связь исходной и двойственной задач заключается главным образом в том, что решение одной из них может быть получено непосредственно из решения другой
Произвольную задачу линейного программирования можно определенным образом сопоставить с другой задачей линейного программирования, называемой двойственной. Первоначальная задача является исходной. Эти две задачи тесно связаны между собой и образуют единую двойственную пару.
Составим математическую модель двойственной задачи, для этого:
- каждому неравенству системы ограничений исходной задачи приводим в соответствие переменную yi ;
- составляем целевую функцию, коэффициентами которой являются свободные члены системы ограничений исходной задачи;
- составляем систему ограничений. Коэффициенты системы ограничений образуют транспонированную матрицу коэффициентов системы ограничений исходной задачи. Знаки неравенств меняются на противоположные;
- свободными членами системы ограничений являются коэффициенты целевой функции исходной задачи. Все переменные двойственной задачи неотрицательны.
Математическая модель двойственной задачи имеет вид
S(y) = b1y1 + b2y2 +…+ bmym → min
при ограничениях:
a11y1 + a12y2 + … + am1ym ≤ c1 ,
a12y1 + a21y2 + … + am2ym ≤ c2 ,………………………………………
a1ny1 + a2ny2 + … + amnym ≤ cn ,
yj ≥0 , i = 1,m , j = 1,n.
10 Симметричные двойственные задачи (кривая составления)
Дана исходная задача
L (x) = c1x1 + c2x2 +…+ cnxn → max
при ограничениях:
a11x1 + a12x2 + … + a1nxn ≤ b1 │ y1 ,
a21x1 + a22x2 + … + a2nxn ≤ b2 │ y2 ,………………………………………
am1x1 + am2x2 + … + amnxn ≤ bm │ ym ,
xj ≥0 , j = 1,n , i = 1,m.
Задача дана в неканоническом виде. Составим математическую модель двойственной задачи, для этого:
- каждому неравенству системы ограничений исходной задачи приводим в соответствие переменную yi ;
- составляем целевую функцию, коэффициентами которой являются свободные члены системы ограничений исходной задачи;
- составляем систему ограничений. Коэффициенты системы ограничений образуют транспонированную матрицу коэффициентов системы ограничений исходной задачи. Знаки неравенств меняются на противоположные;
- свободными членами системы ограничений являются коэффициенты целевой функции исходной задачи. Все переменные двойственной задачи неотрицательны.
Математическая модель двойственной задачи имеет вид
S(y) = b1y1 + b2y2 +…+ bmym → min
при ограничениях:
a11y1 + a12y2 + … + am1ym ≤ c1 ,
a12y1 + a21y2 + … + am2ym ≤ c2 ,………………………………………
a1ny1 + a2ny2 + … + amnym ≤ cn ,
yj ≥0 , i = 1,m , j = 1,n.
11 Основные теоремы теории двойственности (три теоремы) . Экономическая интерпретация. Теорема.Если одна из двойственных задач имеет оптимальное решение, то и другая имеет оптимальное решение, причем экстремальные значения целевых функций равны: . Если одна из двойственных задач неразрешима вследствие неограниченности целевой функции на множестве допустимых решений, то система ограничений другой задачи противоречива.Экономическое содержание первой теоремы двойственности состоит в следующем: если задача определения оптимального плана, максимизирующего выпуск продукции, разрешима, то разрешима и задача определения оценок ресурсов. Причем цена продукции, полученной при реализации оптимального плана, совпадает с суммарной оценкой ресурсов. Совпадение значений целевых функций для соответствующих планов пары двойственных задач достаточно для того, чтобы эти планы были оптимальными. Это значит, что план производства и вектор оценок ресурсов являются оптимальными тогда и только тогда, когда цена произведенной продукции и суммарная оценка ресурсов совпадают. Оценки выступают как инструмент балансирования затрат и результатов. Двойственные оценки, обладают тем свойством, что они гарантируют рентабельность оптимального плана, т.е. равенство общей оценки продукции и ресурсов, и обусловливают убыточность всякого другого плана, отличного от оптимального. Двойственные оценки позволяют сопоставить и сбалансировать затраты и результаты системы.Теорема. (о дополняющей нежесткости)Для того, чтобы планы и пары двойственных задач были оптимальны, необходимо и достаточно выполнение условий: Экономически это означает, что если по некоторому оптимальному плану производства расход i – го ресурса строго меньше его запаса , то в оптимальном плане соответствующая двойственная оценка единицы этого ресурса равна нулю. Если же в некотором оптимальном плане оценок его i – я компонента строго больше нуля, то в оптимальном плане производства расход соответствующего ресурса равен его запасу. Отсюда следует вывод: двойственные оценки могут служить мерой дефицитности ресурсов. Дефицитный ресурс (полностью используемый по оптимальному плану производства) имеет положительную оценку, а ресурс избыточный (используемый не полностью) имеет нулевую оценку.Теорема. (об оценках). Двойственные оценки показывают приращение функции цели, вызванное малым изменением свободного члена соответствующего ограничения задачи математического программирования, точнее