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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 ))