Задачи максимизации

Для решения задач максимизации можно использовать два подхода.

Подход1. Преобразование задачи максимизации в эквивалентную задачу минимизации путём умножения целевой функции на –1 и последующего применения симплекс–метода к задаче минимизации.

Подход 2. Как показано выше, относительные оценки в строке pj представляют изменение целевой функции f при уменьшении небазисной переменной на единицу. Отрицательный коэффициент в строке pj указывает на уменьшение f при увеличении соответствующей небазисной переменной.

Следовательно, для задач максимизации в базис должны вводится небазисные переменные xj с положительными pj, поскольку они улучшают целевую функцию. Если все коэффициенты в строке pj отрицательные или равны нулю, текущее решение оптимальное.

Пример 6.9. Решить симплекс – методом задачу:

f(x) = 2х1+3х2→max

при ограничениях

.

Решение. С помощью дополнительных неотрицательных переменных перейдем к системе уравнений. В данном случае все дополнительные переменные вводятся со знаком «+», так как все неравенства имеют вид « ».

Получим систему ограничений в виде:

 

И т е р а ц и я 1.

Полагая в равенствах (6.37) свободные переменные x1, x2 равными нулю, находим , , , , т.е. базисное решение х0 = (0;0;18;16;5;21). Так как все базисные переменные в х0 положительны, данное базисное решение является допустимым (угловой точкой) и невырожденным. Используя подход 1, перейдем к задаче минимизации

f(x) = 2x13x2 → min. (6.36)

 

С помощью равенств (6.35) и (6.36) составляем симплекс – таблицу, соответствующую угловой точке х0:

Таблица 6.9

Начальная симплекс-таблица

Базис Переменные Свободный член Оценочное отношение
x1 x2
x3 x4 x5 x6
f(x) -2 -3  

 

 

В соответствии с п.4 алгоритма проверяем критерий оптимальности. В последней строке имеются отрицательные коэффициенты. Выберем из них наибольший по модулю (-3); второй столбец разрешающий, переменная x2 перейдет в основные (этот столбец отмечен стрелкой). В соответствии с п.5 находим оценочные отношения и . Третья строка является разрешающей (отмечена горизонтальной стрелкой). На пересечении разрешающих строки и столбца стоит опорный элемент (обведен рамкой).

И т е р а ц и я 2. Строим таблицу по правилам п.6 алгоритма (табл. 6.10). В новом базисе основные переменные: .

Критерий оптимальности вновь не найден. Теперь первый столбец разрешающий; x1 – переход в основные, ; первая строка разрешающая, - опорный элемент.

 

Таблица 6.10

Симплекс-таблица для угловой точки х1

Базис Переменные Свободный член Оценочное отношение
x1 x5
x3 x4 x2 x6 -3 -1 11/2
f(x) -2  

 

 

И т е р а ц и я 3. Новая симплексная таблица примет вид (табл. 6.11).

Таблица 6.11

Симплекс-таблица для угловой точки х2

Базис Переменные Свободный член Оценочное отношение
x3 x5
x1 x4 x2 x6 -2 -3 -3 12/9
f(x) -3  

 

И на этот раз критерий оптимальности не выполнен; второй столбец и вторая строка – разрешающие, - опорный элемент.

И т е р а ц и я 4. Переходим к таблице 6.12.

 

Таблица 6.12

Симплекс-таблица для угловой точки х3

Базис Переменные Свободный член
x3 x4
x1 x5 x2 x6 -1/5 -2/5 2/5 3/5 3/5 1/5 -1/5 -9/5
f(x) 4/5 3/5

Критерий оптимальности выполнен, значит f* = f(х*) = 24, оптимальное базисное решение х* = (6,4,0,0,1,3).

Графическое решение задачи представлено на рис. 6.10, откуда видно, что х* = (6;4), и f* = f(х*) = 24.

 

f(x) = 2х1 + 3х2→max

 

Рис. 6.10. Графическое решение задачи 6.19