Файл: Арутюнян А.Г. Применение математических методов и ЭВМ в народном хозяйстве.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 175
Скачиваний: 0
Если при переходе используется метод последователь ного улучшения плана, и при a > a t обнаружится признак неограниченности, то при помощи анализа элементов столб ца, показывающего признак неограниченности, определя ется эта область. Очевидно (в силу утверждения 6 пара графа 1, примененного к однопараметрической задаче), область неограниченности может быть как конечным интер валом, так и лучом. Если эта область — конечный интервал,
то определяется правая |
граница |
и |
реализуется |
переход |
к анализу области, примыкающей к ней справа. |
А если |
|||
область неограниченности— луч, |
то |
однопараметрическая |
||
задача решена. |
|
|
|
|
Когда при переходе |
к соседней |
области используется |
метод последовательного уточнения оценок и обнаружи
вается, что при a>at задача неразрешима,то |
луч (я,, + о о ) |
является областью неразрешимости (в силу |
связности о б |
ласти D). |
|
Из изложенного ясно, что каждая область изменения параметра я, на которой функция <р(я) порождается одним и тем же базисом, является отрезком, если ее' границы (в предыдущем и в текущем шагах) определены неравенствами (16.6) или (16.8). Но если верхняя граница рассматриваемой области определяется неравенством (16.7), то данная об ласть представляет собой открытый справа интервал
я,), так как 'f* («) —♦+ ° ° ПРИ л~ — 0- Аналогичный резуль тат получается при определении правой границы области неограниченности. Значит, область неограниченности функ ции <р(я) может быть:
а) пустой; б) точкой;
в) открытым или полуоткрытым конечным интервалом; г) конечным отрезком;
д) лучом с начальной точкой или без нее.
За м е ч а н и я . 1. Так как на одной и той же области
изменения параметра я функция <р(я) может порождаться несколькими базисами, то может показаться, что <р(я) не является однозначной. Однако, если в каждой точке рас сматривать соответствующую числовую задачу линейного программирования, можно сразу убедиться в том, что мак симальное значение целевой функции этой задачи—единст-
283
венное независимо от количества оптимальных базисов. Отсюда и следует однозначность функции ? (а).
2. Из изложенного алгоритма ясно, что функция <f(a) на каждой области, где она порождается одним и тем же базисом, геометрически представляет собой некоторую дугу гиперболы, причем в общей границе соседних областей концы соответствующих дуг совпадают, т. е. на критических точках ?(а ) непрерывна. Однако эти дуги могут быть рас положены как одинаковой вогнутостью, так и различной. Очевидно, что в любом случае критические точки являются точками перегиба.
3. Изучение |
поведения функции <р(а) показывает, что |
в случае, когда |
от параметра (даже линейно) зависят не |
сколько столбцов, то исследование области определения со ответствующей функции уже потребует довольно большой объем вычислительной работы.
4. Может оказаться, что при решении однопараметри ческой задачи по данному направлению на некоторой группе областей встретимся с уже рассмотренными базисами (при движении по другим направлениям или даже по данному направлению). Необходимо в таких случаях фиксировать только базис и границы области, так как уже имеется вид функции <р(а) и выражения базисных компонент опорного плана. Другой алгоритм решения однопараметрической за дачи был предложен Карабеговым В. И. (см. [36)).
Вернемся теперь к рассмотрению исходной многопара метрической задачи.
Нетрудно заметить, что критическим точкам at соот ветствуют граничные гиперповерхности подобластей N.. Точкам неограниченности (разрыва) функции <р(а) соответст вуют гиперповерхности разрыва функции F(А). Области же неограниченности <р (а) соответствует выпуклая область (ограниченная или неограниченная), границами которой являются определенные гиперповерхности.
Вопрос сходимости процесса решения многопарамет рической задачи связан с выбором направлений. Для того, чтобы процесс был конечным, необходимо (и достаточно) построить такие последовательности точек на граничных гиперповерхностях области и направления в этих точках, при которых решение соответствующих однопараметриче-
284
ских задач не приведет к вторичному попаданию в область, рассмотренную на предыдущих шагах. Для этого выбира ется достаточно малое число 5 > 0 и рассматривается за дача на гиперплоскости
к |
|
А + 1 . 1 + X x \ t , . i K = - в , |
(16.9) |
к -! |
|
где величина в левой части выбрана из (16.1). |
|
На этой гиперплоскости выделяются области, |
на каж |
дой из которых некоторая основа является оптимальным базисом, и фиксируются по одной внутренней точке из каж дой такой области.
Если гиперплоскость (16.9) не содержит ни одной точки допустимости, то в полупространстве (16.1) задача нераз решима. Может оказаться, что гиперплоскость (16.9) це ликом содержится в области неограниченности функции /Г(Л). В этом случае увеличивается s и рассматривается другая гиперплоскость вида (16.9).
Нетрудно заметить, что |
если при e = |
s0 соответствую |
|
щая гиперплоскость (16.9) |
содержится в области |
неогра |
|
ниченности, и при движении из некоторой |
точки |
этой ги |
перплоскости по направлению нормали невозможно выйти из области неограниченности, то полупространство
к
I “Ъ -Хкт-И,1^к^= — е
к=1
является областью неограниченности функции /Г(Л). Отсюда видно, что если гиперплоскость (16.9) принад
лежит к области неограниченности ^(Л ), то достаточно исследовать однопараметрическую задачу, исходя из не которой точки этой гиперплоскости. Если при движении по направлению нормали из данной точки можно попасть в область определения функции ср(а), то следует последова тельно рассматривать области на гиперплоскости вида (16.9) при е = е', где «' определяется из условия конечности функ ции <р(а). В противном случае (т. е., если по данному на правлению не попадаем в область определения у (а)), полу пространство (16.1) является областью неограниченности
'( Л ) .
235
Так как на гиперплоскости вида (16.9) |
оптимальный |
|||||||
базис |
образует |
конечное число основ, то количество нс-- |
||||||
ходных точек на этой гиперплоскости будет конечным. |
||||||||
Чтобы при движении из точек соседних |
областей ги |
|||||||
перплоскости |
вида |
(16.9) не пропустить ни одного |
мно |
|||||
жества Л4, необходимо провести следующий анализ. |
Пред |
|||||||
положим, |
что |
при |
решении однопараметрической |
задачи |
||||
на луче |
a S, |
были |
построены интервалы |
(я,, я,+1) |
для |
|||
£ = 1 , |
2,..., |
Г,, а на луче |
pS2—интервалы (j3t, |
jit+i) для |
t = 1, |
|||
2,..., |
Т2. |
На |
отрезке, |
соединяющем точки |
|
и |
A 2“j~j3,S2, должно быть не более одной критической точки. Если на этом отрезке имеется более одной критической точ ки, то существует нерассмотренная область Nu содержащая эти критические точки на граничных гиперповерхностях.
Отметим, наконец, что предположение разрешимости урезанной задачи не ограничивает общности алгоритма, так как вместо задачи (11.11')—(11.13') можно рассматри вать соответствующую расширенную задачу, разрешимость которой обеспечивается.
Блок-схема решения задачи (11.11) — (11.13) приведена на стр. 287, 288.
Пример. Для каждого действительного X построить функцию
F (X) = max (4л:, -J- 2*, + * , — * 4), •
£>\
где множество Dx определяется условиями:
(3 — X) л:, -J- 3* 2 + 4х3— * 4 = 8 ,
(2 — ЗХ) |
- f 5* 2-|- *» 4" 2* 4 = 7, |
* j 2 s 0 , * 2 |
0 , * 35 а 0 , * 4 32*0. |
Соответствующая урезанная задача сформулируеся сле дующим образом.
Максимизировать линейную функцию
/ , = 2* 2 4- * 3 — * 4
при условиях
3* 2 4~ 4* 3— *4 = 8 , 5* 24* -*з 4" 2* 4 — 7,
* 2 3 * 0, * 33 =0, * 43 *0 .
286
Блак<хема решения задачи ПЛП с вектором условий, линейно зависящим от параметра
Начало
287
Продолжение блок-схемы
288
Для решения урезанной задачи воспользуемся М-ме- тодом. При решении урезанной задачи в текущую симплекс ную таблицу включается вектор условий Р,(>-) без учета его оценки. Генеральный элемент будем отмечать жирным пря моугольником. Правее таблицы заполняем номер итерации решения урезанной задачи, а в скобках, рядом с этим номе ром,— номер итерации исходной параметрической задачи.
Базис |
Ро |
Л О ) |
Р 2 |
Р } |
Р4 |
Номер |
|
итерации |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Р ъ |
8 |
— х + з |
3 |
4 |
— 1 |
|
|
Ре |
7 |
—31Ц-2 |
III |
1 |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
0 |
— 4 |
- 2 |
— 1 |
1 |
|
|
- |
-1 5 |
4Х—5 — 8 —5 — 1 |
|
||||
Базис |
Ро |
Л О ) |
Рг |
рг |
Р* |
Номер |
|
итерации |
|||||||
|
19 |
4А+9 |
0 |
Т Т |
11 |
|
|
|
~ |
5 |
Т |
_ Т |
|
||
|
|
|
|||||
Р з |
|
- З Н 2 |
' |
1 |
2 |
|
|
|
5 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
- |
14 |
— 6Х— 16 |
0 |
3 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|||
|
|
_ |
|
|
|||
- |
19 |
— 4)—9 |
0 |
17 |
11 |
|
|
_ ~5~ |
|
|
|
|
|||
|
— 5 |
|
|
Анализируем теперь знак оценки вектора |
Усло |
|
вие оптимальности базиса |
(Р3, Р2) для исходной задачи |
|
эквивалентно условию (см. |
табл. 2 (0 )) |
|