Файл: Пивоваров, С. Э. Моделирование процессов прогнозирования в приборостроении.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
При переходе к новому базису параметры А/, и А/, преобразуются по формулам
а; , = Д / . - ^ а*.
Вектор Аг принадлежит базису, поэтому
Ал.= Д г4= о и а — *гА д ; , = - |
(5.2.8) |
Для всех значений /, удовлетворяющих неравенству (5.2.7), в част
ности, |
имеет |
место |
А,, + |
/А,, ^ 0 или |
в силу условия |
(5.2.8) |
и Xrk Ss 0 — А*, + /Аа, ^ |
0. |
всех t, удовлетворяющих |
||||
По построению Да, < 0. Поэтому для |
||||||
соотношению |
(5.2.7), |
имеем неравенство |
|
|
||
|
|
|
|
4. |
|
|
Пусть t < |
оо и индекс k определяется |
условием (5.2.6), |
тогда: |
|||
а) |
если xik ^ 0 (i |
= 1, М), то линейная форма (5.2.1) не |
огра |
ничена на множестве (5.2.2), (5.2.3) для всех t~>t\
б) если некоторые из чисел xik положительны, то, введя в имею щийся базис вектор A k по обычным правилам метода последователь ного улучшения плана, приходим к новому базису, левый конец f
множества оптимальности которого 1.
Процесс исследования параметрической задачи при t > t сво дится к переходам от базиса к базису ее соседних планов, причем правая граница множества оптимальности предыдущего базиса является левой границей для множества оптимальности последую щего базиса. Процесс обрывается отысканием луча, являющегося либо множеством оптимальности последнего базиса, либо множест вом, в каждой внутренней точке которого задача неразрешима. При выборе вектора, исключаемого из базиса, по методу последователь ного улучшения плана, дающему полную гарантию от зацик ливания, движение будет производиться по различным базисам задачи.
Допустим, что два базиса |
Ба и Es+i, полученные при |
анализе |
задачи, совпадают. Пусть t |
u t — нижняя и верхняя |
границы |
множества оптимальности базиса Б = Ба — Б а+1. Тогда из условия |
б определения индекса k вытекает, что t 5= 1, т. е. |
множество опти |
|||
мальности базиса Б |
состоит |
из |
единственной |
точки't = t = t. |
Отсюда следует, что } |
является |
множеством оптимальности и для |
||
каждого из промежуточных базисов |
Б а+2, |
Bs+i-v |
102
|
Поэтому критерием выбора Ак, подлежащего включению в базис |
|||||
E s+q (0 < |
<7 < / — 1), являются |
условия |
|
|
||
|
|
Аь{ +ч)0 ) = О, |
Д*2+ ч) < |
0. |
(5.2.9) |
|
по |
Таким образом, движение по базисам Es, ..., Es+[ производится |
|||||
методу |
последовательного |
улучшения |
плана, применяемого |
|||
к |
решению вспомогательной |
задачи максимизации |
линейной |
|||
формы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z C J X j , |
|
(5.2.10) |
||
|
|
/=1 |
|
|
|
|
при условиях (5.2.2), (5.2.3) и дополнительном требовании Xj = 0,
если / ф Js, где J — множество индексов /, для которых А/() — 0. Учитывая далее, что зацикливание в методе последовательного улуч шения плана исключено, приходим к условию Es Ф Es+i, которое противоречит сделанному допущению и тем самым доказывает утверждение о множестве оптимальности базиса Б. Итак, при иссле довании параметрической задачи возврат к пройденному базису невозможен. Следовательно, весь процесс укладывается в конечное число итераций..
Анализ задачи (5.2.1)— (5.2.3) для t < t проводится анало гично. Разница только в том, что соотношение (5.2.6) заменяется на
|
|
/ = |
ш а х ( - ^ ) = - |
^ , |
Д*2> 0 . |
(5.2.11) |
|||
|
|
- |
Д / 2> 0 \ |
& h J |
|
|
|
|
|
С л у ч а й |
2°. |
Процесс |
решения |
задачи |
(5.2.1) — (5.2.3) для |
||||
t — t0 оканчивается построением |
базиса, |
для |
которого выявлены |
||||||
условия |
неразрешимости задачи |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Д*= |
Д* ~Ь АД*» < 0, |
X/h ==; 0, |
(/ = 1, М ) |
(5.2.12) |
|||
и вектор |
A k не включается |
в базис. |
|
|
|
|
|||
При Д*2 = |
0 соотношения (5.2.12) соблюдаются для любого зна |
||||||||
чения параметра — задача |
(5.2.1) — (5.2.3) неразрешима |
на всей |
|||||||
оси А Если Д*2 > |
0, то условия (5.2.12) соблюдаются для всех зна |
||||||||
чений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если же Д*2 < 0, то эти условия выполняются при любом t > tx. Следовательно, при А*, > 0 задача (5.2.1) — (5.2.3) неразрешима слева от tlt а при Д*2 < 0 она неразрешима справа от /х. Примем для определенности Д*2 > 0 (другая возможность требует аналогичного рассмотрения). Анализ параметрической задачи на луче t ^ ф начинают с решения задачи для t = tx, используя имеющийся базис. Если решение завершается нахождением оптимального базиса.
Юз
то дальнейшие исследования проводятся в соответствии с рекоменда циями случая 1°, приведенными выше. Если же этот процесс снова оканчивается выявлением условий неразрешимости задачи:
д ; (h)= а ', + ^ д ;, < о, xu^ о, о = тгм), (5 .2 . 13)
то дальнейший анализ зависит от знака Д^. В случае Д(2 < 0 усло
вия неразрешимости (5.2.13) сохраняют силу для |
всех |
|
1 |
Д Sl |
|
Д$2 |
|
|
|
|
|
Учитывая, что tx в данном случае больше t%и что, |
как было отме |
чено ранее, параметрическая задача неразрешима слева от tlt можно сделать вывод о неразрешимости исследуемой задачи для всех зна
чений параметра t. Этот же вывод справедлив и при |
= |
0. |
|||
Если же Д; 2> 0, |
то условия неразрешимости |
(5.2.13) |
остаются |
||
справедливыми для всех t < |
/2, причем t2 > ti. При реализации этой |
||||
возможности делаем |
вывод |
о неразрешимости |
задачи |
(5.2.1) — |
|
(5.2.3) слева от /2 и переходим к её анализу при / |
= |
/г. Дальнейшее |
исследование проводится по тем же правилам, которые описаны выше, с той разницей, что tx заменяется на t2. Через конечное число шагов будут либо обнаружены условия неразрешимости задачи (5.2.1) — (5.2.3) на всей прямой /, либо получен базис, оптимальный для некоторого значения параметра t (условия случая 1°).
Итак, описанный метод в любом случае позволяет полностью исследовать параметрическую задачу, затратив на это конечное число шагов.
2-я частная задача линейного параметрического программирова ния. Для каждого (, принадлежащего некоторому множеству дей ствительной оси, требуется вычислить вектор X, на котором дости
гается максимум линейной формы |
|
|
|
Е |
CjX j |
|
(5.2.14) |
/-» |
|
|
|
при условиях: |
|
|
|
N |
|
(г = 1, м); |
|
2 аиХ ;- = Ы + |
tbl |
(5.2.15) |
|
XjS* о, |
0 = 0 |
0 . |
(5.2.16) |
Решение задачи (5.2.14) — (5.2.16) основывается на методе уточнения оценок (метод будет рассмотрен ниже): вычислительный процесс состоит в движении по базисам псевдопланов задачи (5.2.14) — (5.2.16). Базисом псевдоплана или псевдобазисом назы вается система М линейно независимых векторов условий, относи тельно которой все векторы условий задачи имеют неотрицательные оценки. Если при некотором значении параметра / коэффициенты разложения вектора ограничений задачи (5.2.14) — (5.2.16) по век-
104
торам псевдобазиса неотрицательны, то этот псевдобазис является оптимальным базисом задачи для данного t. По аналогии с предыду щим исследованием назовем полную совокупность значений парамет ра t, при которых данный псевдобазис оптимален, множеством опти мальности псевдобазиса.
Исследуем задачу (5.2.14) — (5.2.16) в соответствии с методом уточнения оценок для t = t0. В результате будет построен оптималь ный базис для t = t0(случай 1°) или выявится несовместность условий (5.2.15) — (5.2.16) при t = t0 (случай 2°). Случай неразрешимости задачи из-за неограниченности её линейной формы не представляет интереса. В этом случае задача окажется неразрешимой при всех t, так как условия двойственной задачи не зависят от t и, следова тельно, несовместны для всех /.
С л у ч а й |
1°. Пусть найденный оптимальный базис состоит из |
||||||||
векторов |
Ailt |
A i2, .... A iM, Имеем |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
м |
|
|
|
(5.2.17) |
|
|
|
|
|
B ’ + t B ^ ^ A i x M - |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Решив систему (5.2.17) относительно xis(f), |
получим |
|
|
||||||
|
|
Xis (t0) = Xu + toXu = x'io-f *o*'so, |
(s = |
1, Af), |
|
|
|||
где xis |
= |
JCso. (s = 1 , |
Л4) — решение |
системы |
(5.2.17) |
при |
В — |
||
xfs |
= |
JCso, |
(s = 1, |
M ) —решение той же |
системы при |
В = |
В". |
||
Все базисные компоненты xis (t0) = |
xs0(t0) неотрицательны. Это |
||||||||
значит, что система |
неравенств |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
*soW = 4i) + № s O , |
(s = |
1, М ) |
(5.2.18) |
совместна.
Оценки Aj векторов А, не зависят от t. Поэтому необходимое и достаточное условие оптимальности псевдобазиса — выполнение - неравенств (5.2.18). Исследуем систему (5.2.18). Соотношение с но мером s выполняется, если
Обозначим:
(5.2.19)
10 5
Из того, что системы неравенств (5.2.19) разрешимы, следует, что t t. Рассматриваемый псевдобазис является оптимальным
только для тех значений t, которые удовлетворяют системе нера венств (5.2.18). Следовательно, множество оптимальности этого псевдобазиса состоит из множества конечных значений t, подчи няющихся условию
Числа t и /, вычисляемые по формулам (5.2.19), полностью опре
деляют множество оптимальности Е (/, Т) данного базиса, если выпол няются условия, описанные выше.
Исследуем теперь задачу (5.2.14) — (5.2.16) правее точки t — 1 (рассмотрение задачидля/< / проводится аналогично). Естественно,
что это имеет смысл только в том случае, если / <С °о, т. е. если среди
чисел x'so имеются отрицательные. |
Для любого t |
<= E\j,, /j |
псевдо |
||
план X (t) с базисом Ai , At |
, |
..., |
А 1м является |
решением |
задачи |
(5.2.14) — (5.2.16). При t > |
t |
одна или несколько составляющих |
X (/) могут стать отрицательными. Пусть xr0(t) — первая из компо
нент псевдоплана, меняющая знак. |
Для неё х/о < 0 и |
|
||
|
■ю |
х ‘ |
|
|
t = min |
гО |
(5.2.20) |
||
?о |
VО |
|||
*;о<° |
|
|||
|
|
|
||
При О I векторы At , Л,2, |
..., |
A iM уже не составляют опти |
||
мальный базис, однако вектор X |
(t) (в силу того, что А/ 2= 0 незави |
симо от величины параметра t) продолжает оставаться псевдопланом задачи.
Преобразуем псевдоплан X (/). В соответствии с методом уточне ния оценок исключим из базиса вектор А1г и введем вместо него век
тор A h. для которого |
|
|
|
|
Д* |
. |
( |
д / |
(5.2.21) |
— = |
mm |
' |
— — |
|
x r k |
x r i < 0 |
|
|
Причем предположим, что существует по крайней мере один вектор
Aj, для которого |
xrj < 0. Если предположение не |
выполняется, |
||||
т. е. если xrj 5* 0 |
(/ |
=■= 1, N), |
то, как следует из метода последова |
|||
тельного уточнения |
оценок, |
исследуемая задача |
неразрешима при |
|||
/ > / |
(поскольку |
*,.<)(/)<0 |
при O f ) . |
|
|
|
Базисные компоненты псевдопланов, полученных один из дру |
||||||
гого |
элементарным |
преобразованием, связаны рекуррентными соот |
||||
ношениями: |
|
|
|
|
|
|
х'ю (/) = х'м -f tx'i |
=*!>’+ а д 1- ^ а д > ч ад». |
(* |
г)\ |
x rk |
(5.2.22) |
|
Х'гО (0 = Х'г'й + tXrQ = x'rO+ txrd |
||
|
||
хгН |
|
ДО