Задачи линейного программирования транспортного типа. Горячев Л.В. - 6 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

6
2,n=3.
c
11
x
11
+c
12
x
12
+c
13
x
13
+c
21
x
21
+c
22
x
22
+c
23
x
32
min
x
11
+ x
12
+ x
13
= a
1
x
21
+ x
22
+ x
23
= a
2
x
11
+ x
21
= b
1
x
12
+ x
22
= b
2
x
12
++x
23
= b
3
x
ij
0,i=1, 2,...,m, j =1, 2,...,n
Матрица A коэффициентов ограничений имеет вид
A =
111000
000111
100100
010010
001001
,A
ij
=
0
···
0
1
0
···
0
1
···
0
i - я позиция
m + j - я позиция
Она сильно разряжена, ее вектор условий A
ij
имеет две отличные от нуля компоненты, равные
1, одна в i - ой позиции, а другая в m + j - ой позиции. Как следует из постановки, Т.З. имеет m · n
ограничений-равенств и m · n переменных. Отметим наиболее важные свойства Т.З.
Теорема
. Для разрешимости задачи (6)-(9) необходимо и достаточно выполнения условия балан-
са
m
i=1
a
i
=
n
j=1
b
j
Данное условие означает совпадение суммарного объема производства с суммарным объемом по-
требления. Транспортные задачи, для которых это условие выполняется, называются закрытыми.
Доказательство
. Необходимость. Предполагаем, что Т.З. разрешима. Это означает совместность
ее условий. Пусть набор X
=
x
ij
является планом, то есть удовлетворяет условиям (7) и (8).
Просуммируем условия (7) по i, а (8) по j. В результате получим
m
i=1
n
j=1
x
ij
=
m
i=1
a
i
и
m
i=1
n
j=1
x
ij
=
m
i=1
b
i
откуда непосредственно следует равенство
a
i
=
b
j
.
Достаточность. Пусть условие баланса выполняется. Построим набор X
= x
ij
|деx
ij
=
a
i
b
k
α
,d=
a
i
=
b
j
. Очевидно, что построенный набор является планом Т.З. Действительно,
n
j=1
x
ij
=
a
i
d
n
j=1
b
j
= a
i
,i=1, 2,...,m
m
i=1
x
ij
=
b
j
d
m
i=1
a
i
= b
j
,j=1, 2,...,n
x
ij
0,i=1, 2,...,m, j =1, 2,...,n
Таким образом множество допустимых планом Т.З. не пусто. Легко видеть, что оно также явля-
ется ограниченным, выпуклым и замкнутым (выпуклый компакт). Линейная форма на выпуклом
компакте ограничена снизу и достигает на нем своего минимума, то есть задача разрешима. Это
свидетельствует о достаточности условия баланса.
6

2, n = 3.
                        c11 x11 + c12 x12 + c13 x13 + c21 x21 +c22 x22 +c23 x32 − min
                        x11 + x12 + x13                                         = a1
                                                      x21 + x22 + x23 = a2
                        x11 +                         x21                       = b1
                                  x12 +                        x22              = b2
                                            x12 +                       +x23 = b3
                               xij ≥ 0,     i = 1, 2, . . . , m, j = 1, 2, . . . , n
Матрица A коэффициентов ограничений имеет вид
                                                                 
                                                              0
                                                            · · ·
                                                             
                                                           0 
                           111000                            
                                                             1  i - я позиция
                         0 0 0 1 1 1                       
                                                           0 
                       A=           
                         1 0 0 1 0 0,               Aij =      
                                                            · · ·
                         0 1 0 0 1 0                       
                                                             0 
                           001001                            
                                                             1  m + j - я позиция
                                                             
                                                            · · ·
                                                              0

    Она сильно разряжена, ее вектор условий Aij имеет две отличные от нуля компоненты, равные
1, одна в i - ой позиции, а другая в m + j - ой позиции. Как следует из постановки, Т.З. имеет m · n
ограничений-равенств и m · n переменных. Отметим наиболее важные свойства Т.З.
    Теорема. Для разрешимости задачи (6)-(9) необходимо и достаточно выполнения условия балан-
са
                                             m       n
                                                      
                                                 ai =   bj
                                                 i=1           j=1

Данное условие означает совпадение суммарного объема производства с суммарным объемом по-
требления. Транспортные задачи, для которых это условие выполняется, называются закрытыми.
   Доказательство. Необходимость. Предполагаем, что Т.З. разрешима. Это означает совместность
ее условий. Пусть набор X ∗ = x∗ij является планом, то есть удовлетворяет условиям (7) и (8).
Просуммируем условия (7) по i, а (8) – по j. В результате получим
                             m 
                              n                m
                                                               m 
                                                                 n                m
                                                                                   
                                       x∗ij =         ai   и              x∗ij =         bi
                             i=1 j=1            i=1             i=1 j=1            i=1
                                                
откуда непосредственно следует равенство     ai = bj .
    Достаточность. Пусть условие баланса выполняется. Построим набор X ∗ = xij |, где xij =
ai bk            
      , d=   ai =    bj . Очевидно, что построенный набор является планом Т.З. Действительно,
 α
                               n
                                             n
                                           ai 
                                   x∗ij =        bj = ai , i = 1, 2, . . . , m
                               j=1
                                           d j=1
                               m             m
                                           bj 
                                    x∗ij =       ai = bj , j = 1, 2, . . . , n
                               i=1
                                           d i=1
                               x∗ij ≥ 0, i = 1, 2, . . . , m, j = 1, 2, . . . , n

Таким образом множество допустимых планом Т.З. не пусто. Легко видеть, что оно также явля-
ется ограниченным, выпуклым и замкнутым (выпуклый компакт). Линейная форма на выпуклом
компакте ограничена снизу и достигает на нем своего минимума, то есть задача разрешима. Это
свидетельствует о достаточности условия баланса.