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

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

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<°

 

 

 

 

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