Kurz operačního výzkumu pro posluchače kombinovaného studia na FAST VUT v systému MOODLE

Podobné dokumenty
Diskrétní matematika. DiM /01, zimní semestr 2016/2017

Definice 1 eulerovský Definice 2 poloeulerovský

4EK311 Operační výzkum. 1. Úvod do operačního výzkumu

MATEMATIKA A 3 Metodický list č. 1

Teorie grafů. Kostra grafu. Obsah. Radim Farana Podklady pro výuku pro akademický rok 2013/2014

Drsná matematika III 10. demonstrovaná cvičení Kostry grafů

Obsah prezentace. Základní pojmy v teorii o grafech Úlohy a prohledávání grafů Hledání nejkratších cest

Základy informatiky. 07 Teorie grafů. Kačmařík/Szturcová/Děrgel/Rapant

Požadavky k písemné přijímací zkoušce z tematického okruhu 1 (Logistika)

Úvod do úloh plánování rozvozu (Vehicle Routing Problems)

Operační výzkum. Síťová analýza. Metoda CPM.

Hlavolamy a teorie grafů

Základní pojmy teorie grafů [Graph theory]

Zadání soutěžních úloh

VYUŽITÍ NĚKTERÝCH METOD TEORIE GRAFŮ PŘI ŘEŠENÍ DOPRAVNÍCH PROBLÉMŮ

Úvod do teorie grafů

Základy informatiky. Teorie grafů. Zpracoval: Pavel Děrgel Úprava: Daniela Szturcová

KŘIVKOVÝ INTEGRÁL V SYSTÉMU MAPLE

TGH05 - aplikace DFS, průchod do šířky

Algoritmizace prostorových úloh

Hledáme efektivní řešení úloh na grafu

SOFTWAROVÁ PODPORA TVORBY PROJEKTŮ

Graf. Uzly Lokality, servery Osoby fyzické i právní Informatické objekty... atd. Hrany Cesty, propojení Vztahy Informatické závislosti... atd.

TGH05 - aplikace DFS, průchod do šířky

Optimalizace. Obsah přednášky. DÚ LP - Okružní problém. Lineární optimalizace. DÚ LP - Okružní problém. DÚ LP - Okružní problém

CVIČNÝ TEST 36. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Drsná matematika III 9. přednáška Rovinné grafy: Stromy, konvexní mnohoúhelníky v prostoru a Platónská tělesa

Teorie grafů. zadání úloh. letní semestr 2008/2009. Poslední aktualizace: 19. května First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Hodnocení soutěžních úloh

TGH12 - Problém za milion dolarů

10 Podgrafy, isomorfismus grafů

nelze projít pomocí tzv. eulerovského tahu tedy, nelze nakreslit jedním tahem

Přijímací zkouška - matematika

Karta předmětu prezenční studium

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika planimetrie. Mgr. Tomáš Novotný

Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně v rámci bakalářských a magisterských studijních programů CZ / /0292

TGH02 - teorie grafů, základní pojmy

Struktura e-learningových výukových programù a možnosti jejího využití

Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně v rámci bakalářských a magisterských studijních programů. Výše schválené podpory: ,- Kč

Problém obchodního cestujícího(tsp) Vstup: Množina n měst a vzdálenosti mezi nimi. Výstup: Nejkratší okružní cesta procházející všemi městy.

4EK311 Operační výzkum. 5. Teorie grafů

1 Nejkratší cesta grafem

P R O J E K T O V É Ř Í Z E N Í A M A R K E T I N G 1. Akad. rok 2015/2016, LS Projektové řízení a marketing - VŽ 1

Management operací. Název Operations Management Způsob ukončení * přednášek týdně

Systematická tvorba jízdního řádu 2. cvičení

5 Orientované grafy, Toky v sítích

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika I/1 BA06. Cvičení, zimní semestr

10 Přednáška ze

Metody síťové analýzy

Renáta Bednárová, Petr Sládek. Pedagogická fakulta MU Brno, Univerzita obrany Brno

3. Grafy a matice. Definice 3.2. Čtvercová matice A se nazývá rozložitelná, lze-li ji napsat ve tvaru A =

Jan Březina. Technical University of Liberec. 21. dubna 2015

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2016

Reálné gymnázium a základní škola města Prostějova Školní vzdělávací program pro ZV Ruku v ruce

HEURISTICKÉ ALGORITMY PRO ŘEŠENÍ ÚLOH OBCHODNÍHO CESTUJÍCÍHO

Kostry. 9. týden. Grafy. Marie Demlová (úpravy Matěj Dostál) 16. dubna 2019

CVIČNÝ TEST 37. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

CVIČNÝ TEST 48. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY ZADÁNÍ NEOTVÍREJTE, POČKEJTE NA POKYN!

Otázky ke státní závěrečné zkoušce

STROMY. v 7 v 8. v 5. v 2. v 3. Základní pojmy. Řešené příklady 1. příklad. Stromy

Cvičení z Lineární algebry 1

Jan Březina. Technical University of Liberec. 30. dubna 2013

CVIČNÝ TEST 41. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 7 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2015

PROJEKT PODPORY KOMBINOVANÉ FORMY STUDIA NA VŠKE

Matematické modelování 4EK201

Jan Březina. 7. března 2017

CVIČNÝ TEST 53. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Teorie grafů. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Bratislavská 2166, Varnsdorf, IČO: tel Číslo projektu

pro bakalářské studijní programy fyzika, informatika a matematika 2018, varianta A

Zkvalitnění výuky využitím ICT technologií CZ.1.07/1.5.00/ Matematika a její aplikace. Matematika. Závislosti a funkční vztahy

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A1. Cvičení, zimní semestr. Samostatné výstupy. Jan Šafařík

07 Základní pojmy teorie grafů

Učivo obsah. Druhá mocnina a odmocnina Druhá mocnina a odmocnina Třetí mocnina a odmocnina Kružnice a kruh

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela úvod, organizace výuky

Grafy. RNDr. Petra Surynková, Ph.D. Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta.

TEORIE GRAFŮ TEORIE GRAFŮ 1

Modely teorie grafů, min.kostra, max.tok, CPM, MPM, PERT

2.1 Pokyny k otevřeným úlohám. Výsledky pište čitelně do vyznačených bílých polí. 2.2 Pokyny k uzavřeným úlohám

Vyučovací předmět: CVIČENÍ Z MATEMATIKY. A. Charakteristika vyučovacího předmětu.

STUDIJNÍ OPORY S PŘEVAŽUJÍCÍMI DISTANČNÍMI PRVKY PRO VÝUKU STATISTIKY PRVNÍ ZKUŠENOSTI. Pavel Praks, Zdeněk Boháč

Matematický KLOKAN kategorie Kadet

2 MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE UČEBNÍ OSNOVY

Studijní obor: Deskriptivní geometrie pro vzdělávání maior Studium: Kombinované Specializace: ma Etapa: první Verze: 2019 Kreditní limit: 111 kr.

vést žáky k pečlivému vypracování výkresu vést je k organizaci a plánování práce vést žáky k používání vhodných rýsovacích potřeb

Moodle uživatelská příručka

Korespondenční Seminář z Programování

TGH02 - teorie grafů, základní pojmy

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

CVIČNÝ TEST 43. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Golayův kód 23,12,7 -kód G 23. rozšířený Golayův kód 24,12,8 -kód G 24. ternární Golayův kód 11,6,5 -kód G 11

Příručka pro studenta

Moodle uživatelská příručka E-learningová podpora výuky

Modulární systém dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků JmK v přírodních vědách a informatice CZ.1.07/1.3.10/ Brožura dobré praxe

Algoritmus pro hledání nejkratší cesty orientovaným grafem

Teorie grafů Jirka Fink

4 Pojem grafu, ve zkratce

Transkript:

Kurz operačního výzkumu pro posluchače kombinovaného studia na FAST VUT v systému MOODLE Jiří Novotný Ústav matematiky a deskriptivní geometrie Stavební fakulta VUT v Brně Veveří 95, 602 00 Brno e-mail: novotny.j@fce.vutbr.cz Výuka v kombinovaném studiu si přímo žádá nové moderní přístupy, jen obtížně je zvládnutelná klasickými metodami. Naštěstí máme na fakultě k dispozici systém MOODLE. Jedná se o softwarový balík pro tvorbu výukových systémů a elektronických kurzů na internetu, který se neustále vyvíjí. Slovo MOODLE je původně zkratkou z Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment (modulární objektově orientované dynamické prostředí pro výuku). Prostředky matematického modelování nacházejí stále častější uplatnění v celé řadě oblastí hospodářské sféry. Velmi časté jsou aplikace v podnikovém managementu, marketingu, finančním řízení a v logistických studiích. Vzhledem k možnému použití prostředků matematického modelování a k jejich významu by měl každý student ekonomického směru získat o těchto prostředcích aspoň základní přehled. Předmět Operační výzkum je zařazen do 3. ročníku bakalářského studia na oboru Management stavebnictví. Úkolem předmětu je seznámit studenty se základními pojmy a metodami vybraných disciplín operačního výzkumu. Kurz operačního výzkumu v systému MOODLE je po základních informacích o předmětu a poznámkách o organizaci studia rozdělen do pěti oddílů. V první kapitole Úvod a modely se charakterizuje podstata operačního výzkumu, popisují se fáze při aplikaci operačního výzkumu a klasifikují disciplíny operačního výzkumu. Druhá kapitola Grafy je věnována základům teorie grafů a sítí. Je zde zavedena terminologie, formulují se v praxi nejfrekventovanější úlohy a předvádí jejich řešení. Řízení projektů a kalendářní plánování prací je vyčleněno do třetí kapitoly Projekty. Čtvrtá kapitola pojednává o Lineárním programování. Rozebírají se obecné, speciální a celočíselné úlohy. Teorii front a hromadné obsluze je věnována kapitola pátá Fronty. Za každou kapitolou je pro potřeby samostatné práce studentů připojen soubor otázek a cvičení. Posluchači mají v systému MOODLE připraven seznam studijních materiálů a činností, jimiž v průběhu kurzu procházejí a jejichž pomocí se učí. V každém oddílu mají tyto úkoly: Prostudujte si učební text. Jeho pochopení si ověřte vyřešením co největšího počtu příkladů k procvičování. Promyslete si odpovědi na otázky ze seznamu otázek v části Otázky ke zkoušce.

Projděte si vzorový příklad a podle něj vypracujte v Excelu svou individuální úlohu. Předností systému MOODLE jsou rozsáhlé možnosti sledování a zaznamenávání činnosti každého studenta kurzu. Zejména plnění zadaných individuálních úkolů, jejichž přidělení je zprostředkováno Rozdělovníkem individuálních úloh. Učiteli se odesílá krátké e-mailové upozornění, když studenti odevzdají nový úkol nebo když již odevzdaný úkol aktualizují. Většinu činností v kurzu lze známkovat (bodovat). Lze pořádat i ankety a chatovat. Systém MOODLE umožňuje provádět rozmanité testování. Tomu bych se chtěl věnovat v příštím běhu kurzu operačního výzkumu v nástávajícím školním roce. Následuje ukázka z učebního textu v části Grafy. Graf je hamiltonovský, jestliže v něm existuje kružnice (cyklus) procházející všemi uzly grafu. Název je podle Williama R. Hamiltona, který v polovině 19. století připojil ke každému z dvaceti vrcholů pravidelného dvanáctistěnu, jehož povrch je tvořen jedenácti shodnými pětiúhelníky, jméno některého světového velkoměsta a nabídl výrobci hraček hlavolam, jehož řešením je cesta kolem světa po hranách dvanáctistěnu, během níž se vyjde z některého města, každým z dalších měst se projde právě jednou a nakonec se vrátí do výchozího města. Grafová formulace hlavolamu: Je dán graf o 20 uzlech (vrcholy dvanáctistěnu), hrany grafu (je jich 30) odpovídají hranám dvanáctistěnu; tedy jde o pravidelný graf 3. stupně na dvaceti uzlech. Úkolem je v tomto grafu najít kružnici procházející všemi uzly (tzv. hamiltonovskou kružnici). Řešení je na obrázku 1. Obrázek 1: Hamiltonův hlavolam Je však zřejmé, že existují grafy, které hamiltonovské nejsou. Takové jsou například všechny stromy, protože v nich neexistuje žádná kružnice, tím méně hamiltonovská kružnice. Dále například graf vrcholů a hran rombického dodekaedru zobrazený na obrázku 2 také není hamiltonovský. Na grafu je 6 černých a 8 bílých vrcholů, které jsou umístěny tak, že se na každé hraně střídají. Proto sestrojit cestu takovou, aby přechod od vrcholu k vrcholu

Obrázek 2: Rombický dodekaedr byl doprovázen změnou barvy není možný. K tomu by bylo potřeba, aby černých a bílých vrcholů byl stejný počet. Platí však tato tvrzení: Úplný graf s více než dvěma vrcholy je vždy hamiltonovský. Jestliže pro graf s n uzly (n 3) platí st u+st v n pro každé dva různé uzly, které nejsou spojeny hranou, pak je hamiltonovský. (Dostatečná podmínka, aby byl graf hamiltonovský; nutná podmínka není známa.) Například pro hranami nespojené dvojice uzlů grafu na obrázku 3 platí: st x+ st y = 2 + 3 = 5, st x + st w = 2 + 3 = 5, st v + st z = 3 + 3 = 6. Protože n = 5, je tento graf hamiltonovský. Obrázek 3: Hamiltonovský graf Příklad: Může jezdec projít šachovnici tak, aby každým polem prošel právě jednou a posledním tahem se vrátil na výchozí pole? Grafová formulace: Uvažujme graf, jehož uzly jsou jednotlivá pole na šachovnici. Dva uzly jsou spojeny hranou, když jezdec může skočit z jednoho pole na druhé. Úkolem je v tomto grafu najít hamiltonovskou kružnici. Je známo, že popsaný graf je hamiltonovský. Dodnes se však neví, kolik hamiltonovských kružnic v tomto grafu vlastně existuje. Nakreslit daný graf nemá smysl, neboť diagram by byl značně nepřehledný. Hamiltonovskou kružnici popíšeme tak, že do polí schematicky znázorněné šachovnice vepíšeme čísla 1, 2,..., 64 v takovém pořadí, v jakém jimi bude jezdec postupně procházet. Řešení, které uvádíme, popsal v roce 1862 šachista Karl Jänisch. Je mimořádně důvtipné tím, že je současně magickým čtvercem součet čísel v každém řádku a v každém sloupci je 260.

50 11 24 63 14 37 26 35 23 62 51 12 25 34 15 38 10 49 64 21 40 13 36 27 61 22 9 52 33 28 39 16 48 7 60 1 20 41 54 29 59 4 45 8 53 32 17 42 6 47 2 57 44 19 30 55 3 58 5 46 31 56 43 18 Některé grafové problémy Problém čínského listonoše Listonoš musí denně projít všechny ulice svého obvodu a vrátit se na místo, odkud vyšel. Jde mu o to, aby tato cesta byla co nejkratší. Obvod je souvislý ohodnocený graf, jehož hrany (ulice) jsou ohodnoceny délkou, uzly jsou rozcestí. Hledá se nejkratší uzavřený sled, který obsahuje alespoň jednou každou hranu grafu. Listonoš to má nejsnazší, jestliže graf je eulerovský (všechny uzly mají sudý stupeň). Pak může procházet obvodem tak, jako by kreslil graf jedním tahem. Každou ulici projde právě jednou a nakonec se vrátí na to místo, odkud vyšel. Taková cesta je zřejmě ze všech možných cest nejlepší, neboť žádnou ulicí neprochází vícekrát. Neexistuje-li v grafu uzavřený eulerovský tah (tj. v grafu jsou i uzly lichého stupně), pak uzavřený sled pokrývající všechny hrany musí procházet některými hranami vícekrát. Dá se ušetřit minimalizací vícekrát procházených hran (metodou nejlevnějšího párování). Například pro graf na obrázku 4 je řešení: a b f d f b g d c g a e c e a, 4 + 1 + 1 + 1 + 1 + 2 + 4 + 4 + 5 + 3 + 2 + 2 + 2 + 2 = 34. Obrázek 4: Obvod čínského listonoše Možná, že je vám divné, proč jde zrovna o problém čínského listonoše. Copak u nás nemají listonoši stejné problémy? Výraz problém čínského listonoše vznikl

ne zcela přesným překladem z angličtiny, ale vžil se natolik, že se stále používá. Ve skutečnosti však jde o čínský problém listonoše, protože jeho autorem je čínský matematik Kwan. Užití úlohy: optimalizace automatického kreslení výkresů, map na počítači (perový nebo řezací plotr), svoz odpadu z městských ulic, trasy čištění vozovek. Literatura [1] A. H. Taha. Operations research. An introduction. Macmillan Publishing Company, New York, 1989. [2] http://moodle.cz, moodle.org