БОЛЬШАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА  
рефераты
Добро пожаловать на сайт Большой Научной Библиотеки! рефераты
рефераты
Меню
Главная
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм и уфология
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование и комп-ры
Радиоэлектроника
Региональная экономика
Режущий инструмент
Реклама и PR
Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан
Римское право
Русский язык культура речи
РЦБ ценные бумаги
САПР
Сексология
Семейное право
Социология
Страховое право
Строительство архитектура
Таможенное право
Теория государства и права
Технология
Таможенная система
Транспорт
Физика и энергетика
Философия
Финансы деньги и налоги
Физкультура и спорт
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
Экология
Экономика
Экономико-математическое моделирование
Экономическая география
Экономическая теория
Эргономика
Этика и эстетика
Сочинения по литературе и русскому языку
Рефераты по теории государства и права
Рефераты по теории организации
Рефераты по теплотехнике
Рефераты по товароведению
Рефераты по трудовому праву
Рефераты по туризму
Рефераты по уголовному праву и процессу
Рефераты по управлению
Рефераты по менеджменту
Рефераты по металлургии
Рефераты по муниципальному праву
Биографии
Рефераты по психологии
Рефераты по риторике
Рефераты по статистике
Рефераты по страхованию
Рефераты по схемотехнике
Рефераты по науке и технике
Рефераты по кулинарии
Рефераты по культурологии
Рефераты по зарубежной литературе
Рефераты по логике
Рефераты по логистике
Рефераты по маркетингу
Рефераты по международному публичному праву
Рефераты по международному частному праву
Рефераты по международным отношениям
Рефераты по культуре и искусству
Рефераты по кредитованию
Рефераты по естествознанию
Рефераты по истории техники
Рефераты по журналистике
Рефераты по зоологии
Рефераты по инвестициям
Рефераты по информатике
Исторические личности
Рефераты по кибернетике
Рефераты по коммуникации и связи
Рефераты по косметологии
Рефераты по криминалистике
Рефераты по криминологии
Новые или неперечисленные
Без категории

Построение экономической модели с использованием симплекс-метода

Построение экономической модели с использованием симплекс-метода

Курсовая работа

Тема: Построение экономической модели с использованием симплекс-метода .

Работу выполнил

студент УТФ-4-2

Кулаков О. А.

Оглавление .

Введение

Моделирование как метод научного познания.

Введение в симплекс-метод

Словесное описание

Математическое описание

Ограничения

Переменные

Целевая функция

Симплекс-метод .

Представление пространства решений стандартной задачи линейного

программирования

Вычислительные процедуры симплекс-метода

Анализ результатов .

Оптимальное решение

Статус ресурсов

Ценность ресурса

Максимальное изменение запаса ресурса

Максимальное изменение коэффициентов удельной

прибыли ( стоимости )

Моделирование как метод научного познания.

Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в

глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных

знаний : техническое конструирование , строительство и архитектуру ,

астрономию , физику , химию , биологию и , наконец , общественные науки .

Большие успехи и признание практически во всех отраслях современной науки

принес методу моделирования ХХ в . Однако методология моделирования долгое

время развивалась независимо отдельными науками . Отсутствовала единая

система понятий, единая терминология . Лишь постепенно стала осознаваться

роль моделирования как универсального метода научного познания .

Термин "модель" широко используется в различных сферах человеческой

деятельности и имеет множество смысловых значений . Рассмотрим только

такие "модели", которые являются инструментами получения знаний .

Модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект,

который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его

непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале .

Под моделирование понимается процесс построения , изучения и

применения моделей . Оно тесно связано с такими категориями , как

абстракция , аналогия , гипотеза и др . Процесс моделирования обязательно

включает и построение абстракций , и умозаключения по аналогии, и

конструирование научных гипотез.

Главная особенность моделирования в том , что это метод

опосредованного познания с помощью объектов-заместителей . Модель

выступает как своеобразный инструмент познания , который исследователь

ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий

его объект . Именно эта особенность метода моделирования определяет

специфические формы использования абстракций , аналогий , гипотез , других

категорий и методов познания .

Необходимость использования метода моделирования определяется тем,

что многие объекты ( или проблемы , относящиеся к этим объектам )

непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование

требует много времени и средств.

Моделирование - циклический процесс . Это означает , что за первым

четырехэтапным циклом может последовать второй , третий и т.д. При этом

знания об исследуемом объекте расширяются и точняются, а исходная модель

постепенно совершенствуется . Недостатки , обнаруженные после первого

цикла моделирования , бусловленные малым знанием объекта и ошибками в

построении модели , можно исправить в последующих циклах . В методологии

моделирования , таким образом , заложены большие возможности саморазвития .

Словесное описание

Фирма , производящая некоторую продукцию осуществляет её

рекламу двумя способами через радиосеть и через телевидение . Стоимость

рекламы на радио обходится фирме в 5 $ , а стоимость телерекламы - в 100$

за минуту .

Фирма готова тратить на рекламу по 1000 $ в месяц . Так же

известно , что фирма готова рекламировать свою продукцию по радио по

крайней мере в 2 раза чаще , чем по телевидению .

Опыт предыдущих лет показал , что телереклама приносит в 25

раз больший сбыт продукции нежели радиореклама .

Задача заключается в правильном распределении финансовых

средств фирмы .

Математическое описание .

X1 - время потраченное на радиорекламу .

X2 - время потраченное на телерекламу .

Z - искомая целевая функция , оражающая максимальный сбыт от 2-ух видов

рекламы .

X1=>0 , X2=>0 , Z=>0 ;

Max Z = X1 + 25X2 ;

5X1 + 100X2 0

Использование графического способа удобно только при решении задач ЛП с

двумя переменными . При большем числе переменных необходимо применение

алгебраического аппарата . В данной главе рассматривается общий метод

решения задач ЛП , называемый симплекс-методом .

Информация , которую можно получить с помощью симплекс-метода ,

не ограничивается лишь оптимальными значениями переменных . Симплекс-метод

фактически позволяет дать экономическую интерепритацию полученного решения

и провести анализ модели на чувствительность .

Процесс решения задачи линейного программирования носит

итерационный характер : однотипные вычислительные процедуры в определенной

последовательности повторяются до тех пор , пока не будет получено

оптимальное решение . Процедуры , реализуемые в рамках симплекс-метода ,

требуют применения вычислительных машин - мощного средства решения задач

линейного программирования .

Симлекс-метод - это характерный пример итерационных вычислений ,

используемых при решении большинства оптимизационных задач . В данной главе

рассматриваются итерационные процедуры такого рода , обеспечивающие решение

задач с помощью моделей исследования операций .

В гл 2 было показано , что правая и левая части ограничений

линейной модели могут быть связаны знаками . Кроме того ,

переменные , фигурирующие в задачах ЛП , могут быть неотрицательными или не

иметь ограничения в знаке . Для построения общего метода решения задач ЛП

соответствующие модели должны быть представлены в некоторой форме , которую

назовем стандатрной формой линейных оптимизационных моделей . При

стандартной форме линейной модели

1. Все ограничения записываются в виде равенств с неотрицательной правой

частью ;

2. Значения всех переменных модели неотрицательны ;

3. Целевая функция подлежит максимизации или минимизации .

Покажем , каким образом любую линейную модель можно привести к стандартной

.

Ограничения

1. Исходное ограничение , записанное в виде неравенства типа ) ,

можно представить в виде равенства , прибавляя остаточную переменную к

левой части ограничения ( вычитая избыточную переменную из левой части ) .

Например , в левую часть исходного ограничения

5X1 + 100X2 0 , в результате чего исходное

неравенство обращается в равенство

5X1 + 100X2 + S1 = 1000 , S1 => 0

Если исходное ограничение определяет расход некоторого ресурса , переменную

S1 следует интерпретировать как остаток , или неиспользованную часть ,

данного ресурса .

Рассмотрим исходное ограничение другого типа :

X1 - 2X2 => 0

Так как левая часть этого ограничения не может быть меньше правой , для

обращения исходного неравенства в равенство вычтем из его левой части

избыточную переменную S2 > 0 . В результате получим

X1 - 2X2 - S2 = 0 , S2 => 0

2. Правую часть равенства всегда можно сделать неотрицательной , умножая

оби части на -1 .

Например равенство X1 - 2X2 - S2 = 0 эквивалентно равенству - X1 + 2X2 +

S2 = 0

3. Знак неравенства изменяется на противоположный при умножении обеих

частей на -1 .

Например можно вместо 2 < 4 записать - 2 > - 4 , неравенство X1 - 2X2

0

Переменные

Любую переменную Yi , не имеющую ограничение в знаке , можно

представить как разность двух неотрицательных переменных :

Yi=Yi’-Yi’’, где Yi’,Yi’’=>0.

Такую подстановку следует использовать во всех ограничениях , которые

содержат исходную переменную Yi , а также в выражении для целевой функции .

Обычно находят решение задачи ЛП , в котором фигурируют переменные

Yi’ и Yi’’ , а затем с помощью обратной подстановки определяют величину Yi

. Важная особенность переменных Yi’ и Yi’’ состоит в том , что при любом

допустимом решении только одна из этих переменных может принимать

положительное значение , т.е. если Yi’>0 , то Yi’’=0, и наоборот . Это

позволяет рассматривать Yi’ как остаточную переменную , а Yi’’ - как

избыточную переменную , причем лишь одна из этих переменных может принимать

положительное значение . Указанная закономерность широко используется в

целевом программировании и фактически является предпосылкой для

использования соответсвующих преобразований в задаче 2.30

Целевая функция

Целевая функция линейной оптимизационной модели , представлена в

стандартной форме , может подлежать как максимизации , так и минимизации .

В некоторых случаях оказывается полезным изменить исходную целевую функцию

.

Максимизация некоторой функции эквивалентна минимизации той же

функции , взятой с противоположным знаком , и наоборот . Например

максимизация функции

Z = X1 + 25X2

эквивалентна минимизации функции

( -Z ) = -X1 - 25X2

Эквивалентность означает , что при одной и той же совокупности ограничений

оптимальные значения X1 , X2 , в обоих случаях будут одинаковы . Отличие

заключается только в том , что при одинаковых числовых значениях целевых

функций их знаки будут противоположны .

Симплекс-метод .

В вычислительной схеме симплекс-метода реализуется

упорядоченный процесс , при котором , начиная с некоторой исходной

допустимой угловой точки ( обычно начало координат ) , осуществляются

последовательные переходы от одной допустимой экстремальной точки к другой

до тех пор , пока не будет найдена точка , соответствующая оптимальному

решению .

Общую идею симплекс-метода можно проиллюстрировать на

примере модели , посроенной для нашей задачи . Пространство решений этой

задачи представим на рис. 1 . Исходной точкой алгоритма является начало

координат ( точка А на рис. 1 ) . Решение , соответствующее этой точке ,

обычно называют начальным решением . От исходной точки осуществляется

переход к некоторой смежной угловой точке .

Выбор каждой последующей экстремальной точки при использовании

симплекс-метода определяется следующими двумя правилами .

1. Каждая последующая угловая точка должна быть смежной с предыдущей .

Этот переход осуществляется по границам ( ребрам ) пространства

решений .

2. Обратный переход к предшествующей экстремальной точке не может

производиться .

Таким образом , отыскание оптимального решения начинается с

некоторой допустимой угловой точки , и все переходы осуществляются только к

смежным точкам , причем перед новым переходом каждая из полученных точек

проверяется на оптимальность .

Определим пространство решений и угловые точки агебраически .

Требуемые соотнощшения устанавливаются из указанного в таблице соответствия

геометрических и алгебраических определений .

|Геометрическое |Алгебраическое |

|определение |определение |

| |( симплекс метод ) |

|Пространство решений |Ограничения модели |

| |стандартной формы |

|Угловые точки |Базисное решение задачи в|

| |стандартной форме |

Представление пространства решений стандартной задачи линейного

программирования .

Линейная модель , построенная для нашей задачи и приведенная к

стандартной форме , имеет следующий вид :

Максимизировать

Z = X1 + 25X2 + 0S1 + 0S2

При ограничениях

5X1 + 100X2 + S1 = 1000

- X1 + 2X2 + S2 = 0

X1=>0 , X2=>0 , S1=>0 , S2=>0

Каждую точку пространства решений данной задачи , представленную на

рис.1 , можно определить с помощью переменных X1 , X2 , S1 и S2 ,

фигурирующими в модели стандартной формы. При S1 = 0 и S2 = 0 ограничения

модели эквивалентны равенствам , которые представляются соответствующими

ребрами пространства решений . Увеличение переменных S1 и S2 будет

соответствовать смещению допустимых точек с границ пространства решений в

его внутреннюю область. Переменные X1 , X2 , S1 и S2 , ассоциированные с

экстремальными точками А , В , и С можно упорядочить , исходя из того ,

какое значение ( нулевое или ненулевое ) имеет данная переменная в

экстремальной точке .

|Экстремальная |Нулевые переменные|Ненулевые переменные|

|точка | | |

|А |S2 , X2 |S1 , X1 |

|В |S1 , X2 |S2 , X1 |

|С |S1 , S2 |X1 , X2 |

Анализируя таблицу , легко заметить две закономерности:

1. Стандартная модель содержит два уравнения и четыре

неизвестных , поэтому в каждой из экстремальных точек две ( = 4 - 2 )

переменные должны иметь нулевые значения .

2. Смежные экстремальные точки отличаются только одной пе-

ременной в каждой группе ( нулевых и ненулевых переменных ) ,

Первая закономерность свидетельствует о возможности опре-

деления экстремальных точек алгебраическим способом путем при-

равнивания нулю такого количества переменных , которое равно

разности между количеством неизвестных и числом уравнений .

В этом состоит сущность свойства однозначности экстремальных

точек . На рис. 1 каждой неэкстремальной точке соответствует

не более одной нулевой переменной . Так , любая точка внутренней

области пространства решений вообще не имеет ни одной нулевой

переменной, а любая неэкстремальная точка , лежащая на границе ,

всегда имеет лишь одну нулевую переменную .

Свойство однозначности экстремальных точек позволяет опре-

делить их алгебраическим методом. Будем считать , что линейная

модель стандартной формы содержит т уравнений и п ( т не могут рассматриваться

как ограничения на ресурсы . Скорее , ограничения такого типа отра-

жают то обстоятельство , что решение должно удовлетворять опре-

деленным требованиям , например обеспечению минимального спро-

са или минимальных отклонений от установленных структурных

характеристик производства ( сбыта ) .

В модели , построенной для нашей задачи , фигурирует ограничение со

знаком

0 ) , однако , чтобы получить результат в общем виде , рассмотрим оба

случая .

Как изменится симплекс-таблица при изменении величины за-

паса ресурса на D1 ? Проще всего получить ответ на этот вопрос .

если ввести D1 в правую часть первого ограничения начальной сим-

плекс-таблицы и затем выполнить все алгебраические преобразова-

ния , соответствующие последовательности итераций . Поскольку

правые части ограничений никогда не используются в качестве

ведущих элементов , то очевидно , что на каждой итерации D1 будет

оказывать влияние только на правые части ограничений .

|Уравнение |Значения элементов правой части на |

| |соответствующих итерациях |

| |( начало вычислений|1 |2 ( оптимум|

| |) | |) |

|Z |0 |0 |2455/11 |

|1 |1000 |1000 + |1000/55 + |

| | |D1 |D1 |

|2 |0 |0 |91/11 |

Фактически вce изменения правых частей ограничений , обуслов-

ленные введением D1 , можно определить непосредственно по данным ,

содержащимся в симплекс-таблицах . Прежде всего заметим , что

на каждой итерации новая правая часть каждого ограничения пред-

ставляет собой сумму двух величин: 1) постоянной и 2) члена , ли-

нейно зависящего от D1 . Постоянные соответствуют числам , которые

фигурируют на соответствующих итерациях в правых частях ограничений

симплекс-таблиц до введения D1 . Коэффициенты при D1 во вторых слагаемых

равны коэффициентам при S1 на той же итерации . Так , например , на

последнеи итерации ( оптимальное решение ) постоянные ( 2455/11 ;

1000/55 ; 91/11 ) представляют собои числа , фигурирующие в правых частях

ограничении оптимальной симплекс-таблицы до введения D1. Коэффициенты (

27/110 ; 1/55 ; 1/110 ) равны коэффициентам при S1 в той же симплекс-

таблице потому , что эта переменная связана только с первым ограничением .

Другими словами , при анализе влияния изменений в правой части второго

ограничения нужно пользоваться коэффициентами при переменной S2 .

Какие выводы можно сделать из полученных результатов?

Так как введение D1 сказывается лишь на правой части симплекс-

таблицы , изменение запаса ресурса может повлиять только на

допустимость решения . Поэтому D1 не может принимать значений ,

при которых какая-либо из ( базисных ) переменных становится отри-

цательной . Из этого следует , что величина D1 должна быть огра-

ничена таким интервалом значений , при которых выполняется ус-

ловие неотрицательности правых частей ограничений в результи-

рующей симплекс-таблице , т . е .

X1 = 1000/55 + ( 1/55 )D1 => 0 ( 1 )

X2 = 91/11 + ( 1/110 )D1 => 0 ( 2 )

Для определения допустимого интервала изменения D1 рассмо-

трим два случая .

Случай 1: D1 => 0 Очевидно , что оба неравнества при этом условии всегда

будут неотрицательными .

Случай 2: D1 < 0 . Решаем неравенства : ( 1 )

( 1/55 )D1 => - 1000/55 . Из этого следует , что D1 => - 1000

( 2 )

( 1/110 )D1 => - 91/11 . Из этого следует , что D1 => - 1000

Объединяя результаты , полученные для обоих случаев , можно

сделать вывод , что при - 1000 0 Решаем неравенства : ( 1 )

( 50/55 )D2 - 1000/55 . Из этого следует , что D2 - 91/11 . Из этого следует , что D2 => - 200

Объединяя 2 уравнения для Случая 2 мы получим интервал для D2 .

D2 О [ - 200 ; 0 ]

Объединяя 2 случая мы получим интервал [ - 200 ; 20 ]

Максимальное изменение коэффициентов удельной

прибыли ( стоимости )

Наряду с определением допустимых изменений запасов ресур-

сов представляет интерес и установление интервала допустимых

изменений коэффициентов удельной прибыли ( или стоимости ) .

Следует отметить , что уравнение целевой функции никогда не

используется в качестве ведущего уравнения . Поэтому лю-

бые изменения коэффициентов целевой функции окажут влияние

только на Z-уравнение результирующей симплекс-таблицы . Это

означает , что такие изменения могут сделать полученное решение

неоптимальным . Наша цель заключается в том , чтобы найти интер-

валы значений изменений коэффициентов целевой функции ( рас-

сматривая каждый из коэффициентов отдельно ) , при которых оп-

тимальные значения переменных остаются неизменными .

Чтобы показать, как выполняются соответствующие вычисле-

ния , положим , что удельный объем сбыта , ассоциированной с переменной

X1 изменяется от 1 до 1 + d1 где d1 может быть как положительным , так и

отрицательным числом . Целевая функция в этом случае принимает следующий

вид:

Z = ( 1 + d1 )X1 + 25X2

Если воспользоваться данными начальной симплекс-таблицы и

выполнить все вычисления , необходимые для ( получения заключн-

тельной симплекс-таблицы , то последнее Z-уравнение будет выгля-

деть следующим образом:

|Базисные |X1 |X2 |S1 |S2 |Решение |

|переменные | | | | | |

|Z |0 |0 |27/110+1/55|5/22-50/55|2455/11+1000/5|

| | | |d1 |d1 |5d1 |

Коэффициенты при базисных переменных X1 , X2 и остаточных я равными нулю .

Это уравнение отличается от Z-уравнения до введения d1 , только наличием

членов , содержащих d1 . Коэффициенты при d1 равны кoэффициентам при

соответствующих переменных в Z-уравнении симплекс-таблицы для полученного

ранее оптимального решения

|Базисные |X1 |X2 |S1 |S2 |Решение |

|переменные | | | | | |

|X1 |1 |0 |1/55 |-50/55 |1000/55 |

Мы рассматриваем X1 - уравнение , так как коэффициент именно при

этон переменной в выражении для целевои функции изменился

на d1 .

Оптимальные значения переменных будут оставаться неизмен-

ными при значениях d1 , удовлетворяющих условию неотрицатель-

ности ( задача на отыскание максимума ) всех коэффициентов при не-

базисных переменных в Z-уравнении . Таким образом , должны выполняться

следующие неравенства :

27/110 + 1/55d1 => 0

5/22 - 50/55d1 => 0

Из первого неравенства получаем , что d1 => - 13,5 , а из второго следует

что d1 <= 1/4 . Эти результаты определяют пределы изменения коэффициента C1

в виде следующего соотношения : - 13,5 <= d1 <= 1/4 . Та-

ким образом , при уменьшении коэффициента целевой функции при

переменной X1 до значения , равного 1 + ( - 13,5 ) = - 12,5 или при его

увеличении до 1 + 13,5 = 14,5 оптимальные значения переменных остаются

неизменными . Однако оптимальное значение Z будет изменяться ( в

соответствии с выражением 2455/11 + 1000/55d1 , где - 13,5 <= d1 <= 1/4

X2 изменяется от 25 до 25 + d2 где d2 может быть как положительным ,

так и отрицательным числом . Целевая функция в этом случае принимает

следующий вид:

Z = ( 25 + d2 )X2 + X1

Все предыдущее обсуждение касалось исследования изменения

коэффициента при переменной , которой поставлено в соответствие ограничение

, фигурирующее в симплекс-таблице . Однако такое ограничение имеется лишь в

том случае , когда данная переменная является базисной ( например X1 и X2 )

. Если переменная небазисная , то в столбце , содержащем базисные

переменные , она не будет представлена .

Любое изменение коэффициента целевой функции при небазисной

переменной приводит лишь к тому , что в заключительной симплкс-таблице

изменяется только этот коэффициент . Рассмотрим в качестве иллюстрации

случай , когда коэффициент при переменной S1 ( первой остаточной переменной

) изменяется от 0 до d3 . Выполнение преобразований , необходимых для

получения заключительной симплекс таблицы , приводит к следующему

результирующему Z-уравнению :

|Базисные |X1 |X2 |S1 |S2 |Решение |

|переменные | | | | | |

|Z |0 |0 |27/110+1/55|5/22|2455/11 |

| | | |d1 | | |





17.06.2012
Большое обновление Большой Научной Библиотеки  рефераты
12.06.2012
Конкурс в самом разгаре не пропустите Новости  рефераты
08.06.2012
Мы проводим опрос, а также небольшой конкурс  рефераты
05.06.2012
Сена дизайна и структуры сайта научной библиотеки  рефераты
04.06.2012
Переезд на новый хостинг  рефераты
30.05.2012
Работа над улучшением структуры сайта научной библиотеки  рефераты
27.05.2012
Работа над новым дизайном сайта библиотеки  рефераты

рефераты
©2011