További programozási esetek Hiperbolikus, kvadratikus, integer, bináris, többcélú programozás

Hasonló dokumentumok
Nem-lineáris programozási feladatok

A lineáris programozás 1 A geometriai megoldás

Matematikai modellezés

Operációkutatás. Vaik Zsuzsanna. ajánlott jegyzet: Szilágyi Péter: Operációkutatás

Nemlineáris programozás 2.

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

E-tananyag Matematika 9. évfolyam Függvények

A lineáris programozás alapfeladata Standard alak Az LP feladat megoldása Az LP megoldása: a szimplex algoritmus 2018/

A lineáris programozás alapfeladata Standard alak Az LP feladat megoldása Az LP megoldása: a szimplex algoritmus 2017/

A szimplex algoritmus

2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

1/ gyakorlat. Hiperbolikus programozási feladat megoldása. Pécsi Tudományegyetem PTI

Optimalizálás alapfeladata Legmeredekebb lejtő Lagrange függvény Log-barrier módszer Büntetőfüggvény módszer 2017/

Konjugált gradiens módszer

Totális Unimodularitás és LP dualitás. Tapolcai János

A lineáris programozás alapjai

Branch-and-Bound. 1. Az egészértéketű programozás. a korlátozás és szétválasztás módszere Bevezető Definíció. 11.

11. Előadás. 11. előadás Bevezetés a lineáris programozásba

Kétfázisú szimplex algoritmus és speciális esetei

Dualitás Dualitási tételek Általános LP feladat Komplementáris lazaság 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

Szemidenit optimalizálás és az S-lemma

1/ gyakorlat. Lineáris Programozási feladatok megoldása szimplex módszerrel. Pécsi Tudományegyetem PTI

Opkut deníciók és tételek

Optimumkeresés számítógépen

Matematikai modellek megoldása számítógéppel Solver Lingo

1/ gyakorlat. Lineáris Programozási feladatok megoldása szimplex módszerrel. Pécsi Tudományegyetem PTI

Kétváltozós függvények differenciálszámítása

6. Függvények. 1. Az alábbi függvények közül melyik szigorúan monoton növekvő a 0;1 intervallumban?

Lineáris programozás. Modellalkotás Grafikus megoldás Feladattípusok Szimplex módszer

MATEMATIKA TANMENET. 9. osztály. 4 óra/hét. Budapest, szeptember

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

A Markowitz modell: kvadratikus programozás

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

2. SZÉLSŽÉRTÉKSZÁMÍTÁS. 2.1 A széls érték fogalma, létezése

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások. 1. Az alábbi hozzárendelések közül melyik függvény? Válaszod indokold!

Operációkutatás példatár

Függvények csoportosítása, függvénytranszformációk

MATEMATIKA 9. osztály Segédanyag 4 óra/hét

A legjobb közeĺıtés itt most azt jelentette, hogy a lineáris

Lineáris programozási feladatok típusai és grafikus megoldása

FÜGGVÉNYEK. A derékszögű koordináta-rendszer

Operációkutatás II. Tantárgyi útmutató

Operációkutatás. 4. konzultáció: Szállítási feladat. A feladat LP modellje

Hiperbolikus programozás Elmélet, módszerek, alkalmazások, szoftver

TANMENET ... Az iskola fejbélyegzője. a matematika tantárgy. tanításához a 9. a, b osztályok számára

EuroOffice Optimalizáló (Solver)

Operációkutatás II. Tantárgyi útmutató

10. Koordinátageometria

MIKROÖKONÓMIA I. Készítette: K hegyi Gergely és Horn Dániel. Szakmai felel s: K hegyi Gergely június

Koordináta-geometria feladatok (emelt szint)

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

A Markowitz modell: kvadratikus programozás

Koordináta geometria III.

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

Nemkonvex kvadratikus egyenlőtlenségrendszerek pontos dualitással

Egyes logisztikai feladatok megoldása lineáris programozás segítségével. - bútorgyári termelési probléma - szállítási probléma

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Határozatlan integrál (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

A tér lineáris leképezései síkra

1. Parciális függvény, parciális derivált (ismétlés)

Operációkutatás. Vaik Zsuzsanna. Budapest október 10. First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Operációkutatás I. Bajalinov, Erik, Nyíregyházi Főiskola, Matematika és Informatika Intézete Bekéné Rácz, Anett, Debreceni Egyetem, Informatikai Kar

Matematika 10 Másodfokú egyenletek. matematika és fizika szakos középiskolai tanár. > o < szeptember 27.

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

3. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 3. előadás Lineáris egyenletrendszerek

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. Matematika I

Mesterséges Intelligencia I. (I602, IB602)

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Követelmények Motiváció Matematikai modellezés: példák A lineáris programozás alapfeladata 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

I. Egyenlet fogalma, algebrai megoldása

Követelmények Motiváció Matematikai modellezés: példák A lineáris programozás alapfeladata 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

A szállítási feladat. Készítette: Dr. Ábrahám István

SZAKKÖZÉPISKOLA ÉRETTSÉGI VIZSGRA FELKÉSZÍTŐ KK/12. ÉVFOLYAM

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

Koordinátageometria. , azaz ( ) a B halmazt pontosan azok a pontok alkotják, amelynek koordinátáira:

Matematika III előadás

Korlátozás és szétválasztás módszere Holló Csaba 2

S Z Á L L Í T Á S I F E L A D A T

Matematika pótvizsga témakörök 9. V

Szélsőérték-számítás

8. Egyenletek, egyenlőtlenségek, egyenletrendszerek II.

3. Lineáris differenciálegyenletek

Dr. Gyurcsek István. Példafeladatok. Helygörbék Bode-diagramok HELYGÖRBÉK, BODE-DIAGRAMOK DR. GYURCSEK ISTVÁN

Nevezetes függvények

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

Függvények Megoldások

11. modul: LINEÁRIS FÜGGVÉNYEK

MATEMATIKA TANMENET SZAKKÖZÉPISKOLA 10.B OSZTÁLY HETI 4 ÓRA 37 HÉT/ ÖSSZ 148 ÓRA

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

2012. október 9 és 11. Dr. Vincze Szilvia

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Függvény határérték összefoglalás

Eddig csak a polinom x-ben felvett értékét kerestük

Átírás:

További programozási esetek Hiperbolikus, kvadratikus, integer, bináris, többcélú programozás Készítette: Dr. Ábrahám István

Hiperbolikus programozás Gazdasági problémák optimalizálásakor gyakori, hogy nem a bevétel maximalizálása, vagy a legkisebb költségre törekvés a cél, hanem az egységnyi költségre eső bevételre (azaz egy tört alakú célfüggvénnyel) keressük az optimumot. f(x) Ha egy P feladatban a célfüggvény g(x) = opt. alakú, f(x) akkor hiperbolikus programozási feladatról (későbbiekben: HP) van szó. A hiperbolikus elnevezést az indokolja, hogy az egyváltozós, elsőfokú számlálójú és nevezőjű törtfüggvény képe hiperbola (ha a számláló nem többszöröse a nevezőnek). A HP feladat grafikus megoldásában feltételezzük, hogy a lehetséges megoldások halmaza korlátos, a számláló és a nevező elsőfokú és a nevező sehol sem 0. Példa: x 0 x +x x -x g(x) = x + x x + A feltételek teljesülnek: a nevező sehol nem 0 (hiszen x 0 ) és az halmaz korlátos: max. y x

Megoldás: A g(x) célfüggvény értékének konstansnak kell lennie. Ez kétdimenziós esetben ábrázolva olyan egyenes sereget (sugársort) jelent, amelyek mindegyike egy ponton, az halmazon kívül eső póluson megy át. A pólus koordinátáit az f (x)=0 és f (x)=0 egyenletrendszer megoldásával kapjuk. Esetünkben: x +x = 0 x + = 0 Az egyenletrendszer megoldása: P( ; -). Tétel: A feltételeinknek megfelelő HP feladatnak mindig van véges optimuma. Az optimális értéket a célfüggvény az halmaz csúcspontjában veszi fel. Ábrázolás: y S(;) A célfüggvény értékei a sugársor egyenesei pólus körüli forgatásával változnak. egnagyobb értéket az halmazon az S pontban tapasztaljuk. Q(0;0) R(0,5;0) x Így az optimum: x o =[ ; ]* P(;-) A célfüggvény maximuma:,5. Ha az f (x)=0 és f (x)=0 egyenletrendszernek nincs megoldása, akkor a célfüggvénynek megfelelő egyenessereget párhuzamos egyenesek alkotják.

Kvadratikus programozás Kvadratikus programozási feladatban a feltételek elsőfokúak, a célfüggvényben a változó másodfokon is szerepel. A lehetséges megoldások halmazából az optimális érték kiválasztása nem egyenes sereg, hanem más gőrbesereg, például koncentrikus körök segítségével történik. Az optimális megoldás általában nem csúcspontja az halmaznak. Példa: x, x 0 x +x 4 -x +x z= 0x +6x x x max. A lehetséges megoldások halmaza: 5 4 4 5 6 7 8 A z =k egyenlet kört határoz meg, amelyből: (x -5) +(x -) =4-k A képlet C(5;) középpontú köröket jelent. 5 4 T(;) P(5;) 4 5 6 7 8 x o = [ ]* z o =6 A gyakorlati feladatok megoldására megfelelő szoftvereket 4 használnak.

Integer programozás Az optimalizálási problémáknál gyakori, hogy csak egész értékű megoldások jöhetnek szóba. Az integer (egészértékű) programozást ilyenkor alkalmazzuk. Példa: x, x > 0; x, x egész x,5 x +x 4x 4 z=x +x max. Felvesszük az optimális célfüggvény egyenest: 4 y 4 5 x A lehetséges megoldások a rácspontok -ben: 4 y 4 5 Az induló feltétel miatt az optimum nem a (,5; ) pontban van, hanem a célfüggvény egyeneshez legközelebb eső rácspontban. Így: x o =[ ]* és z o = 8. A hiperbolikus, a kvadratikus és az integer programozás algebrailag is megoldható. A gyakorlati feladatokat megfelelő szoftverekkel 5 oldják meg. x

Bináris programozás A döntési változók csak 0 és értékeket vehetnek fel. Példa: Egy kőolajmező feltárásán fúrógép dolgozott. A munka befejeztével a gépet egy másik mezőre viszik át. Adottak az áttelepítés költségei az F i helyekről az R j helyekre. Egy munkahelyen gép dolgozik. R R R Hogyan telepítsék át a fúrógépeket, ha a cél költség F 4 5 minimalizálása? F 5 4 7 Megoldás: ényegében szállítási feladatról van szó. Az x F 5 6 4 ij döntési változó értéke, ha F i -ről R j -be szállítás történik és 0, ha nem szállítanak. A feladat egyszerűen megoldható akár disztribúciós módszerrel, akár számítógéppel. A modell: a.) x ij értéke 0 vagy. b.) x +x +x = x +x +x = x +x +x = x +x +x = x +x +x = x +x +x = c.) z= 4x +x +5x + +4x min 6

Többcélú programozás Gyakran előfordul, hogy az adott feltételekkel felvett modellünkhöz több célfüggvényt veszünk fel. Például pénzügyi, vagy időráfordítást vizsgáló problémáknál sokszor nemcsak a maximum, vagy a minimum érdekel bennünket, hanem mindkettő. ehetséges esetek:.) A felvett célfüggvényekkel külön-külön optimumokat számolunk és ezek alapján adunk válasz a feladat kérdéseire. Ilyen feladatokkal korábbi tanulmányaink során már találkoztunk..) Ha megadjuk a különböző célfüggvények relatív fontossági súlyát, akkor a célfüggvények konvex lineáris kombinációjával egyetlen célfüggvényt állítunk elő. A feladatot ezzel megoldva kompromisszumos megoldást kapunk. (Konvex lineáris kombináció: a fontossági súlyokat százalékosítjuk és így állítjuk elő a feladat egyetlen célfüggvényét.).) Általános eset: előállítjuk az összes célfüggvénynek megfelelő pontok halmazát és ezek közül válaszhatjuk ki mérlegelés után a legjobbakat. Az általános eset felvétele általában eléggé bonyolult, csak ritkán alkalmazzák. Több célt ősszehozni egy problémára akkor lehet, ha a célok konformábilisek. 7

Példa: Adott a következő feladat: x 0 x + x 60 x + x 80 x 0 z =x +5x max. z =x max. A z célfüggvénnyel megoldva a feladatot: x o =[0 0]* és z o =90. A z célfüggvénnyel megoldva a feladatot: x o =[60 0]* és z o =60. Ha az első célfüggvénnyel kifejezett célunkat négyszer olyan fontosnak tartjuk, mint a második célt (azaz 80% és 0% lesznek a súlyok), akkor a konvex lineáris kombinációval előálló kompromisszumos célfüggvény: z k =0,8(x +5x )+0,x =,8x +4x max. Ezzel a célfüggvénnyel megoldva a feladatot: x o =[0 0]* és z o =56. Ha mindkét célunkat egyenlő fontosságúnak vesszük, akkor az optimumok: x o =[40 0]* és z o =0. Egyéb más programozási esetek, formák is ismertek. A számítógépes programok általában tudnak kezelni olyan feladatokat is, ahol mind a feltételekben, mind a célfüggvényben nemlineáris formulák is vannak. 8 A fejezet tárgyalását befejeztük