Slide 1 06012014 1 QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Hoặc TỐI ƯU HÓA PHÂN PHỐI CHƯƠNG TRÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CH1 BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU CH2 BÀI TOÁN VẬN TẢI CH3 THỜI LƯỢNG 30 tiết QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 2 Chương 1 BÀI TOÁN QHTT TÀI LIỆU THAM KHẢO QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TS VÕ VĂN TUẤN DŨNG, NXB THỐNG KÊ, NĂM 2007 QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH ĐH KINH TẾ TpHCM TS BÙI PHÚC TRUNG, TS NGUYỄN THỊ NGỌC THANH ThS LÊ KHÁNH LUẬN, ThS PHẠM TRÍ CAO QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 3 Chương 1 BÀI TOÁN QHTT CHƯƠNG 1 BÀI TOÁN QUY HOẠCH T.
Trang 1QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Hoặc TỐI ƯU HÓA
PHÂN PHỐI CHƯƠNG TRÌNH
BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TS VÕ VĂN TUẤN DŨNG, NXB THỐNG KÊ, NĂM 2007
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
ĐH KINH TẾ TpHCM
- TS BÙI PHÚC TRUNG, TS NGUYỄN THỊ NGỌC THANH
- ThS LÊ KHÁNH LUẬN, ThS PHẠM TRÍ CAO
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 3
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
CHƯƠNG 1 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 4
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
§5
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Quy hoạch tuyến tính là gì :
Quy hoạch tuyến tính (linear programming problem) là lĩnh vực toán
học nghiên cứu các bài toán tối ưu trên hữu hạn biến mà hàm mục
tiêu và các ràng buộc đều là hàm số Các phương trình hay bất
phương trình đều là tuyến tính
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 5
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Năm 1947 Dantzig công bố phương pháp đơn hình
để giải các bài toán lập kế hoạch cho không quân Mỹ
Năm 1975, Kantorovic và Koopmans được nhận giải thưởng Nobel về khoa học kinh tế nhờ những thành công trong những công trình nghiên cứu và ứng dụng quy hoạch tuyến tính vào lĩnh vực kinh tế
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 6
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Trang 2I- Bài toán lập kế hoạch kinh doanh:
Ví dụ 1.1: Một doanh nghiệp sản xuất 3 loại sản phẩm từ
hai loại nguyên liệu với số lượng hiện có tương ứng là
40;60(kg) Định mức tiêu hao các loại nguyên liệu (kg/đv)
và lợi nhuận (ngànđ/đv) khi sản xuất ra một đơn vị sản phẩm
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 7
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Lượng sản phẩm S1 tối đa có thể tiêu thụ là 200 đơn vị
Các sản phẩm S2, S3 có số lượng tiêu thụ không hạn chế
Hãy lập mô hình bài toán xác định kế hoạch sản xuất sao cho tổng lợi nhuận thu được là nhiều nhất
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 8
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Ví dụ 1.2:
Một xí nghiệp có ba loại nguyên liệu A(đường),
B(sữa), C (hương trái cây) Xí nghiệp dùng các loại
nguyên liệu này sản xuất 4 loại sản phẩm kẹo mút :
K1(mum mum dâu), K2(mum mum bạc hà),
K3(mum mum mật ong), K4(mum mum dứa) Trữ
lượng tối đa các nguyên liệu, tiền lời khi bán các sản
phẩm kẹo và định mức tiêu hao nguyên liệu để sản
xuất ra các loại sản phẩm được cho trong bảng sau :
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 9
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
LOẠI NGUYÊN LiỆU
ĐỊNH MỨC TIÊU HAO
DỰ TRỮ
Hãy lập kế hoạch sản xuất các loại sản phẩm sao cho : thỏa yêu cần về hạn chế nguyên liệu, đồng thời lợi nhuận thu được là lớn nhất
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 10
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Ví dụ 1.3 :
Để nuôi một loại gia súc, một đội nhân công dùng 3
loại thức ăn T1, T2, T3 Trong 3 loại thức ăn này có
chứa 3 loại chất dinh dưỡng A(DHA), B( A+),
B(canxi @) Số đơn vị chất dinh dưỡng (g) có trong
1 đơn vị thức ăn (kg) như sau :
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 11
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Chất DD Số đơn vị chất dd có trong 1kg thức ăn
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 12
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Để gia súc phát triển tốt và thông minh thì nhu cầu tối thiểu về các chất dinh dưỡng A, B, C trong khẩu phần thức ăn hằng ngày của gia súc lần lượt là : 17, 14, 14(g) Giá thức ăn T1, T2, T3 lần lượt là 50, 40, 70(ngàn đ/kg)
Trang 3Ví dụ 1.4:
Một xí nghiệp xử lý giấy, có ba phân xưởng I, II, III
cùng xử lý ba loại giấy A, B, C Do ba phân xưởng có
nhiều sự khác nhau, nên nếu cùng đầu tư 10 triệu
đồng vào mỗi phân xưởng thì năng suất cuối kỳ của
các phân xưởng được cho trong bảng sau :
Loại giấy Năng suất của các phân xưởng(tạ)
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 13
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Theo yêu cầu lao động thì cuối kỳ Xí nghiệp phải
xử lý ít nhất 2 tấn giấy loại A, 2.5 tấn giấy loại B, 3 tấn giấy loại C Hỏi cần đầu tư vào mỗi phân xưởng bao nhiêu tiền để xí nghiệp thỏa: hoàn thành công việc và giá tiền đầu tư là nhỏ nhất
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 14
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Ví dụ 1.5:
Một xí nghiệp may mặc cần sản xuất 2000 chiếc
quần và ít nhất là 1000 cái áo Mỗi tấm vải có 6 cách
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 15
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
I.2- Bài toán vận tải
Ví dụ 1.6:
Một công ty cần chuyên chở giao hàng từ 4 kho I, II, III, IV đến khách hàng A, B, C theo hợp đồng Chi phí vận chuyển (triệu đồng) và khối lượng (tấn) phải giao nhận được cho chi tiết trong bảng Tìm cách vận chuyển sao cho chi phí tiết kiệm nhất
Nơi đến – khối lượng
Nơi đi – khối lượng
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 16
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
17
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Gọi x ij (i = A, B, C; j = 1, 2, 3, 4) là khối lượng vận
chuyển từ các kho đến nơi nhận khách hàng
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
BTT Phần bài tập sinh viên tự làm 1/ Một gia đình cần ít nhất 1800 đơn vị prôtêin và 1500 đơn vị lipit trong thức ăn mỗi ngày Một kilôgam thịt bò chứa 600 đơn vị prôtêin và 600 đơn vị lipit, một kilôgam thịt heo chứa 600 đơn vị prôtêin và 300 đơn vị lipit, một kilôgam thịt gà chứa 600 đơn vị prôtêin và 600 đơn vị lipit Giá một kilôgam thịt bò là 81 ngàn đồng, giá một kilôgam thịt heo là 74 ngàn đồng, giá một kilôgam thịt gà
là 90 ngàn đồng
Hỏi một gia đình nên mua bao nhiêu kilôgam thịt mỗi loại để: bảo đảm tốt khẩu phần ăn trong một ngày và tổng
số tiền phải mua là nhỏ nhất?
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 18
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Trang 42/ Một xí nghiệp dự định sản xuất ba loại sản phẩm A, B và
C Các sản phẩm này được chế tạo từ ba loại nguyên liệu I, II
và III Số lượng các nguyên liệu I, II và III mà xí nghiệp có lần lượt là 30, 50, 40 Số lượng các nguyên liệu cần để sản xuất một đơn vị sản phẩm A, B, C được cho ở bảng sau đây
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 19
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
Xí nghiệp muốn lên một kế hoạch sản xuất để thu được tổng số lãi nhiều nhất (với giả thiết các sản phẩm lm ra đều bán hết), nếu biết rằng lãi 5 triệu đồng cho một đơn vị sản phẩm loại A, lãi 3.5 triệu đồng cho một đơn vị sản phẩm loại B, lãi 2 triệu đồng cho một đơn vị sản phẩm loại C Lập mô hình bài toán Quy hoạch tuyến tính
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 20
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$1 LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
1
n
j j j
2 1
3 1
j n
Bài toán quy hoạch tuyến tính tổng quát có dạng:
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 21
1 2 3
(6)
j j j
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 22
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Đây là bài toán Quy hoạch tuyến tính dạng tổng quát
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
được gọi là hàm mục tiêu
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 23
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
(1), (2), (3) được gọi là các ràng buộc đại số
(4), (5), (6) được gọi là các ràng buộc điều kiện
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 24
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Phương án x làm cho hàm mục tiêu đạt giá trị lớn nhất (nếu là bài toán max) hoặc giá trị nhỏ nhất (nếu
là bài toán min) được gọi là phương án tối ưu
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
Trang 5x x x x
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 25
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
Ví dụ 1 :
Một tổ hợp lồi của hai điểm được gọi là đoạn
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 26
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
III.2/ Định nghĩa 2 (Định nghĩa tập lồi):
Nói cách khác, tập L là tập lồi, nếu đoạn thẳng
nối hai điểm trong L nằm gọn trong L
TẬP LỒI QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 27
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
, đoạn thẳng, đường thẳng, tia, toàn bộ 2, nửa mặt phẳng, đa giác lồi, tam giác, hình tròn, hình elip đều là các tập lồi
phẳng, đa diện lồi là các tập lồi
KẾT LUẬN
TẬP LỒI
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 28
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
III.3/ Định nghĩa 3 (Định nghĩa điểm cực biên)
của G nếu trong G không một đoạn thẳng nào
nhận x0 là điểm trong
Nhận xét
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 29
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
D,E C
B A
ĐiỂM CỰC BIÊN
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 30
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
Trang 6IV Tập phương án và phương án tối ưu:
Tập hợp các phương án của bài toán Quy
hoạch tuyến tính là một tập lồi
Tập hợp các phương án tối ưu của bài toán
Quy hoạch tuyến tính là một tập lồi
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 31
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
Tập phương án cực biên là tập hữu hạn
IV Tập phương án và phương án tối ưu:
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 32
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$2 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TỔNG QU ÁT
Các trường hợp phương án tối ưu (nghiệm):
- Không có (vô nghiệm)
- Có duy nhất
- Có vô số, là tổ hợp lồi của 2 PA tối ưu tìm được
Nếu bài toán QHTT có phương án tối ưu thì sẽ có ít nhất một phương án cực biên là phương án tối ưu
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 33
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Trang 7Miền xác định OABC
Trang 8QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 43
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
• Khác biệt so với dạng tổng quát:
Hệ ràng buộc đại số chỉ chứa ràng buộc phương trình
Ràng buộc về dấu đòi hỏi các biến không âm
Mọi bài toán Quy hoạch tuyến tính đều có thể đưa về
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 45
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 46
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 47
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 48
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Trang 9MA TRẬN
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 49
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 50
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Hay có thể viết lại
0
f x c x
Ax b x
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
III- Hệ vectơ liên kết:
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 52
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Ta có 0 7 1
, , 0
3 3
là một phương án của bài
toán (vì thỏa hệ phương trình), và
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 53
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
x là phương án cực biên của tập phương án thì hệ véctơ liên kết với nó độc lập tuyến tính
Ngược lại, nếu 0
x là một phương án có hệ véctơ liên kết với nó độc lập tuyến tính thì 0
x là một phương án cực biên
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 54
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Trang 10QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 55
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Là một phương án cực biên của bài toán, vì hệ
véctơ liên kết với nó là 1 1
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 56
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Nếu bài toán QHTT dạng chính tắc có phương án tối
ưu thì nó sẽ có ít nhất một phương án cực biên là
phương án tối ưu
IV.3/ Định lí 3:
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Điều kiện cần và đủ để bài toán QHTT chính tắc có phương án tối ưu là tập phương án khác rỗng và hàm mục tiêu bị chặn dưới nếu f min hoặc bị chặn trên nếu f max
Ví dụ 4.6: Giải bài toán sau
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 59
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
BTT Phần bài tập sinh viên tự làm 1/ Giải bài toán
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 60
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Trang 11QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 61
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
V Dấu hiệu tối ưu và không tối ưu:
Hệ cơ sở vectơ liên kết là {A 1 , A 2 , … , A m }
Cho bài toán chính tắc n ẩn:
phương án cực biên bài toán
Mỗi vectơ cột A j được biểu diễn qua hệ cơ sở vectơ liên kết {A 1 , A 2 , … , A m }
Kí hiệu vectơ Z j = (zij), i = 1, …, m; là tọa độ vectơ cột A j trong hệ cơ sở trên
Gọi B là ma trận tạo bởi hệ cơ sở vectơ liên kết {A 1 , A 2 , … , A m }
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 62
A j = B.Z j Z j = B -1 A j
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 63
Gọi Cc c1 ; ; ; 2 c m là vectơ hệ số hàm mục tiêu
tương ứng hệ cơ sở vectơ liên kết Đặt:
1
m j
gọi là ước lượng của ẩn x j , j 1;n
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
Định lí:
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 64
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
phương án tối ưu của bài toán
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 65
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 66
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
phương án tối ưu của bài toán
Có ước lượng của x* j 0,j {1; ; }n thì
Trang 12Chứng minh x0,1, 2,3, 0 là phương án cực biên
và là phương án tối ưu của bài toán
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 67
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 68
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 69
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
Với phương án cực biên x=(2,4,0,0) Xét xem x có phải
là phương án tối ưu hay không ?
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
BTT Phần bài tập sinh viên tự làm
1/ Hỏi 0;235 39 199; ;
92 92 92
có phải là phương án tối
ưu của bài toán Quy hoạch tuyến tính
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 70
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
2/ Cho bài toán Quy hoạch tuyến tính mà ta gọi là bài
a/Chứng minh x0; 4; 2 là phương án cực biên,
nhưng không phải là phương án tối ưu của bài toán (P)
b/Hãy xây dựng một phương án cực biên mới tốt hơn
phương án x ở câu a).
4 1 5 2 7 3 min
f x x x x
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 71
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$4 BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH CHÍNH TẮC
I Dạng chuẩn:
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 72
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Bài toán QHTT chuẩn có dạng:
Trang 13• Khác biệt so với dạng chính tắc:
Mỗi ràng buộc phương trình đại số phải chứa 1
ẩn cơ bản (là ẩn có hệ số 1 và xuất hiện đúng 1
lần trong hệ ràng buộc) hệ ràng buộc m
phương trình phải chứa m ẩn cơ bản khác nhau
Tất cả hệ số tự do của hệ ràng buộc không
Mỗi phương trình ràng được cộng thêm vào một ẩn
cơ bản giả thêm (m – k) ẩn cơ bản giả khác
nhau vào (m – k) phương trình ràng buộc chưa có
ẩn cơ bản
Hệ số các ẩn cơ bản giả trong hàm mục tiêu là +M
khi f min và –M khi f max, với M >0
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
II Thuật toán đơn hình bài toán chuẩn:
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 76
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Cho bài toán QHTT chuẩn:
Phương án xuất phát (ban đầu) có ẩn cơ bản nhận giá trị hệ
số tự do của phương trình ràng buộc chứa nó
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 77
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Ví dụ 5.4: Cho bài toán QHTT sau
Hãy lập bảng đơn hình xuất phát cho bài toán trên
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 78
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Trang 14Ví dụ 5.5: Cho bài toán QHTT sau
Hãy lập bảng đơn hình xuất phát cho bài toán trên
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 79
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Xét dấu hiệu có tối ưu hay không B2
Nếu không
B3
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 80
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Áp dụng định lý xét dấu hiệu tối ưu đã học ở bài
toán chính tắc
Ví dụ 5.6: Xét lại bài toán bảng đơn hình ở ví dụ 5.4
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 81
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Ví dụ 5.7: Xét lại bài toán bảng đơn hình ở ví dụ 5.5
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 82
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Ẩn
cơ sở
3
Tìm một PACB mới tốt hơn
1
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 83
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Đổi ẩn cơ bản: đưa ẩn cơ bản mới x vvào thay ẩn
Xác định ẩn cơ bản mới x v đưa vào:
Tìm một PACB mới tốt hơn
1
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 84
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Đổi ẩn cơ bản: đưa ẩn cơ bản mới x vvào thay ẩn
Trang 15B3 Tìm một PACB mới tốt hơn Cải tiến phương án
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 85
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
2 Lập bảng đơn hình cho phương án cực biên mới
theo các nguyên tắc sau:
Cột ẩn cơ bản: ẩn cơ bản x r được thay ra bằng ẩn
cơ bản mới x v đưa vào: x v x r
phép đổi sơ cấp trên dòng ma trận bảng đơn hình cũ
thành vectơ đơn vị với số hạng phần tử tâm xoay
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 86
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
A v) biến đổi theo quy tắc hình chữ nhật:
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
BƯỚC 1
SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN
Xét dấu hiệu tối
ưu Text
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 87
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 88
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Thuật toán giống như thuật toán dạng chính tắc f→min
Chỉ thay đổi
Xét dấu hiệu tối ưu
B2
j j n thì x là phương án tối ưu.
Nếu j 0 mà ứng với j này, x ij 0, i 1,m thì bài
toán không có phương án tối ưu
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 89
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Ví dụ 5.11: Giải bài toán
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 90
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Trang 16QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 91
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 92
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
Thuật toán kết thúc Phương án tối ưu là (1,1, 0, 2, 0, 0)
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 93
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
BTT Phần bài tập sinh viên tự làm 1/Giải bài toán Quy hoạch tuyến tính
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 94
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
BTT Phần bài tập sinh viên tự làm
1/Giải bài toán Quy hoạch tuyến tính
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 95
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$5 BÀI TOÁN DẠNG CHUẨN & PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH
V Thuật toán đơn hình cho bài toán chính tắc (tham khảo)
A - Ý tưởng của thuật toán
Giả sử bài toán chính tắc
(*) trong đó A không có ma trận đơn vị
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 96
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Trang 17Ta thêm các ẩn x n1 ,x n2 , ,x n m mà ta sẽ gọi là
ẩn giả (giả sử bài toán còn thiếu m véctơ đơn
vị) Khi đó bài toán có dạng như sau:
Khi giải bài toán (M) bằng phương pháp đơn
M Ở dòng cuối của bảng đơn hình ta chia
làm hai dòng
Dòng trên ghi các hệ số đứng trước M
Dòng cuối ghi các hệ số tự do
Giải : Bài toán thuộc dạng chính tắc nhưng không có
sẳn ma trận đơn vị nên ta cộng ẩn giả x x4, 5 vào ràng
buộc thứ nhất và thứ hai ta được :
Đây là bài toán chính tắc có sẳn ma trận đơn vị nên
ta dùng thuật toán đơn hình để giải :
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 101
M -8
1 -1
0 -1 1/4
Trang 18A2 A1
6 -8
2 5/2
0
1
1
0 -7 25/4 -1 3/4 -1
Giải : Ta đưa bài toán về dạng chính tắc như sau :
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 104
Bài toán chưa có sẳn ma trận đơn vị nên ta thêm ẩn
giả x x5, 6 vào ràng buộc hai và ba Bài toán đưa về
dạng chính tắc có sẳn ma trận đơn vị như sau :
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 105
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
6 3 1 0 M M
Cơ sở H.số
j c
Ph án
1
A4 A5 A1
2
0
0 1/2
24 0 -11 0 0 0 -3
0 0 9 2 0 0 3
A4 A5 A3
Giải : Dạng chính tắc của bài toán là
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 108
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Trang 191 -7 -2 6 0 0 -M -M
-
Co So CJ Ph.An A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 -
A7 -M 10 1 3 1 1 -1 0 1 0
A8 -M 15 2 5 1 4 0 -1 0 1
-
(M) -3 -8 -2 -5 1 1 0 0
-1 7 2 -6 0 0 0 0
-
A7 -M 1 -1/5 0 2/5 -7/5 -1 3/5 1 -3/5 A2 -7 3 2/5 1 1/5 4/5 0 -1/5 0 1/5 -
(M) 1/5 0 -2/5 7/5 1 -3/5 0 8/5 -19/5 0 3/5 -58/5 0 7/5 0 -7/5 -
BẢNG ĐƠN HÌNH QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 109
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG A6 0 5/3 -1/3 0 2/3 -7/3 -5/3 1 5/3 -1
A2 -7 10/3 1/3 1 1/3 1/3 -1/3 0 1/3 0
-
(M) 0 0 0 0 0 0 1 1
-10/3 0 -1/3 -25/3 7/3 0 -7/3 0
-
A6 0 25 2 7 3 0 -4 1 4 -1
A4 6 10 1 3 1 1 -1 0 1 0
-
(M) 0 0 0 0 0 0 1 1
5 25 8 0 -6 0 -6 0
-Vậy bài toán không có phương án tối ưu QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Chương 1 BÀI TOÁN QHTT 110
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Ci Xi Yi X1 X2 X3 X4 X5 X6
0 X4 6 1 -5 1 1 0 0
0 X5 7 2 2 -2 0 1 0
0 X6 5 -1 2 1 0 0 1
F(x) 0 -2 -3 -1 0 0 0
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 111
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Ci Xi Yi X1 X2 X3 X4 X5 X6
0 X4 37/2 -3/2 0 7/2 1 0 5/2
3 X2 5/2 -1/2 1 1/2 0 0 ½ F(x) 15/2 -7/2 0 1/2 0 0 3/2
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 112
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Ci Xi Yi X1 X2 X3 X4 X5 X6
0 X4 39/2 0 0 2 1 1/2 2
2 X1 2/3 1 0 -1 0 1/3 -1/3
3 X2 17/6 0 1 0 0 1/6 1/3
F(x) 59/6 0 0 -3 0 7/6 1/3
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 113
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Ci Xi Yi X1 X2 X3 X4 X5 X6
1 X3 39/4 0 0 1 1/2 1/4 1
2 X1 125/12 1 0 0 1/2 7/12 2/3
3 X2 17/6 0 1 0 0 1/6 1/3 F(x) 469/12 0 0 0 3/2 23/12 10/3
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 114
Chương 1 BÀI TOÁN QHTT
$6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH MỞ RỘNG
Trang 20CHƯƠNG 2 : BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
Nhu cầu & ý nghĩa
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
Nhu cầu & ý nghĩa
§ 1
I/ Bài toán 1:
Xét bài toán lập kế hoạch sản suất Một xí nghiệp hiện có số lượng gỗ (B1) và axít (B2) tương ứng là 5000m2, 90 tấn (các yếu tố sản xuất khác có số lượng lớn không hạn chế)
Xí nghiệp có thể sản xuất ra 3 loại giấy A1, A2, A3 Mức tiêu hao nguyên liệu để sản xuất ra 1 tấn giấy thành phẩm và giá bán như sau :
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 2 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
II/ Bài toán 2:
Nếu có công ty muốn mua lại toàn bộ nguyên liệu trên Bên mua có thể lên kế hoạch mua giá từng nguyên liệu trên với giá như thế nào để mua được rẻ nhất nhưng bên bán vẫn đạt lãi cao nhất như sản xuất bán thành phẩm Lập mô hình bài toán thỏa yêu cầu trên
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 4 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
Bài toán gốc G Bài toán đối ngẫu Đ
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 5 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 6 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
Trang 21CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
I/Hệ số - Ma trận
Số lượng ẩn bài này là số lượng ràng buộc
đại số bài kia và ngược lại
Hàm mục tiêu của bài toán gốc →min
ngẫu →max (min)
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 7 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
Vectơ hệ số hàm mục tiêu của bài toán gốc
Vectơ hệ số tự do của ràng buộc đại số trong bài toán đối ngẫu
Ma trận hệ số của bài toán gốc lấy chuyển
vị thành ma trận hệ số của bài toán đối ngẫu
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 8 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
II/ Quy tắc về dấu của các ràng buộc
Dấu của ràng buộc đại số trong bài toán gốc
quy định dấu của ràng buộc biến tương ứng
của bài toán đối ngẫu
quy định dấu của ràng buộc đại số tương
ứng của bài toán đối ngẫu
Quy tắc về dấu được cho trong bảng sau
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 9 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
Bài toán max min
Bài toán min max
QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH 11 Chương 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU
CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐỐI NGẪU