Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno



Podobné dokumenty
Operační výzkum. Přiřazovací problém.

7. přednáška Systémová analýza a modelování. Přiřazovací problém

Přiřazovací problém. Přednáška č. 7

4EK213 Lineární modely. 12. Dopravní problém výchozí řešení

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Základy lineárního programování VMAT, IMT 1 / 25

4EK311 Operační výzkum. 4. Distribuční úlohy LP část 1

Cvičení z Numerických metod I - 12.týden

Matice. Přednáška MATEMATIKA č. 2. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno kancelář 69a, tel

(Cramerovo pravidlo, determinanty, inverzní matice)

Determinanty. Determinanty. Přednáška MATEMATIKA č. 3. Jiří Neubauer

4EK213 LINEÁRNÍ MODELY

12. Lineární programování

4 Kriteriální matice a hodnocení variant

Soustavy lineárních rovnic

4EK201 Matematické modelování 5. Speciální úlohy lineárního programování

Determinanty. Obsah. Aplikovaná matematika I. Pierre Simon de Laplace. Definice determinantu. Laplaceův rozvoj Vlastnosti determinantu.

4EK213 LINEÁRNÍ MODELY

Lineární funkce, rovnice a nerovnice 4 lineární nerovnice

Matematika 1 MA1. 2 Determinant. 3 Adjungovaná matice. 4 Cramerovo pravidlo. 11. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 29

Čtvercové matice. Čtvercová matice je taková matice, jejíž počet řádků je roven počtu jejích sloupců

Metody lineární optimalizace Simplexová metoda. Distribuční úlohy

3. ANTAGONISTICKÉ HRY

1. července 2010

4EK213 Lineární modely. 4. Simplexová metoda - závěr

Číselné vektory, matice, determinanty

Matice. Předpokládejme, že A = (a ij ) je matice typu m n: diagonálou jsou rovny nule.

Základy maticového počtu Matice, determinant, definitnost

4EK311 Operační výzkum. 2. Lineární programování

Parametrické programování

Lineární algebra Operace s vektory a maticemi

Soustavy lineárních rovnic a determinanty

ANTAGONISTICKE HRY 172

4EK201 Matematické modelování. 2. Lineární programování

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

11 Analýza hlavních komponet

Determinant matice řádu 5 budeme počítat opakovaným použitím rozvoje determinantu podle vybraného řádku nebo sloupce. Aby byl náš výpočet

Lineární algebra. Matice, operace s maticemi

IB112 Základy matematiky

Obecná úloha lineárního programování. Úloha LP a konvexní množiny Grafická metoda. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno

1 Extrémy funkcí - slovní úlohy

Ekonomická formulace. Matematický model

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

DRN: Soustavy linárních rovnic numericky, norma

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LDF MT MATEMATIKA VEKTORY, MATICE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LDF MT MATEMATIKA VEKTORY, MATICE

Soustavy lineárních rovnic

2. Určete jádro KerL zobrazení L, tj. nalezněte alespoň jednu jeho bázi a určete jeho dimenzi.

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

Lineární algebra. Soustavy lineárních rovnic

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Modernizace studijního programu Matematika na PřF Univerzity Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.

1/10. Kapitola 12: Soustavy lineárních algebraických rovnic

ALGEBRA LINEÁRNÍ, KVADRATICKÉ ROVNICE

3. Matice a determinanty

HEURISTICKÉ ALGORITMY PRO ŘEŠENÍ ÚLOH OBCHODNÍHO CESTUJÍCÍHO

Karnaughovy mapy. Pravdivostní tabulka pro tři vstupní proměnné by mohla vypadat například takto:

Základní pojmy teorie množin Vektorové prostory

Kolik existuje různých stromů na pevně dané n-prvkové množině vrcholů?

Operační výzkum. Teorie her cv. Hra v normálním tvaru. Optimální strategie. Maticové hry.

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

4EK213 Lineární modely. 5. Dualita v úlohách LP

Testování hypotéz o parametrech regresního modelu

Necht tedy máme přirozená čísla n, k pod pojmem systém lineárních rovnic rozumíme rovnice ve tvaru

ČTVERCOVÉ MATICE. Čtvercová matice je taková matice, kde počet řádků je roven počtu jejích sloupců. det(a) značíme determinant čtvercové matice A

7 Kardinální informace o kritériích (část 1)

5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant.

Soustava m lineárních rovnic o n neznámých je systém

Testování hypotéz o parametrech regresního modelu

Obsah. Vymezení použitých pojmů

Operační výzkum. Teorie her. Řešení maticových her převodem na úlohu LP.

Protokol č. 7. Jednotné objemové křivky. Je zadána výměra porostu, výška dřevin a počty stromů v jednotlivých tloušťkových stupních.

10. Soustavy lineárních rovnic, determinanty, Cramerovo pravidlo

Regresní a korelační analýza

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

DIPLOMOVÁ PRÁCE. Petra Váchová Lineární programování ve výuce na střední

VYSOKÁ ŠKOLA EKONOMICKÁ V PRAZE. Optimalizace trasy při revizích elektrospotřebičů

Maticí typu (m, n), kde m, n jsou přirozená čísla, se rozumí soubor mn veličin a jk zapsaných do m řádků a n sloupců tvaru:

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

SOUSTAVY LINEÁRNÍCH ROVNIC

Operace s maticemi. 19. února 2018

CVIČNÝ TEST 11. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 19 IV. Záznamový list 21

Determinant. Definice determinantu. Permutace. Permutace, vlastnosti. Definice: Necht A = (a i,j ) R n,n je čtvercová matice.

4.1 Řešení základních typů diferenciálních rovnic 1.řádu

Množinu všech matic typu m n nad tělesem T budeme označovat M m n (T ), množinu všech čtvercových matic stupně n nad T pak M n (T ).

MATEMATIKA. Diofantovské rovnice 2. stupně

13. Lineární programování

1 Determinanty a inverzní matice

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS )

Operační výzkum. Vícekriteriální programování. Lexikografická metoda. Metoda agregace účelových funkcí. Cílové programování.

6 Ordinální informace o kritériích

Teorie her a ekonomické rozhodování. 2. Maticové hry

Konvexní množiny Formulace úloh lineárního programování. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno

Operace s maticemi

Matematika I, část I Vzájemná poloha lineárních útvarů v E 3

1 Vektorové prostory.

Gymnázium, Brno. Matice. Závěrečná maturitní práce. Jakub Juránek 4.A Školní rok 2010/11

P 1 = P 1 1 = P 1, P 1 2 =

5 Vícerozměrná data - kontingenční tabulky, testy nezávislosti, regresní analýza

Transkript:

Přednáška č. 11 Katedra ekonometrie FEM UO Brno

Jedná se o speciální případ dopravních úloh, řeší např. problematiku optimálního přiřazení strojů na pracoviště. Příklad Podnik má k dispozici 3 jeřáby, které má přepravit na 3 pracoviště. Vzdálenosti mezi stanovišti jeřábů J i a pracovišť P i jsou uvedeny v tabulce (v kilometrech). c ij P 1 P 2 P 3 J 1 4 3 1 J 2 1 2 6 J 3 4 5 3 Nalezněte optimální plán přepravy, při kterém bude počet ujetých kilometrů minimální.

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení:

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1 J 2 : x 21 + x 22 + x 23 = 1

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1 J 2 : x 21 + x 22 + x 23 = 1 J 3 : x 31 + x 32 + x 33 = 1

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1 J 2 : x 21 + x 22 + x 23 = 1 J 3 : x 31 + x 32 + x 33 = 1 P 1 : x 11 + x 21 + x 31 = 1

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1 J 2 : x 21 + x 22 + x 23 = 1 J 3 : x 31 + x 32 + x 33 = 1 P 1 : x 11 + x 21 + x 31 = 1 P 2 : x 12 + x 22 + x 32 = 1

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1 J 2 : x 21 + x 22 + x 23 = 1 J 3 : x 31 + x 32 + x 33 = 1 P 1 : x 11 + x 21 + x 31 = 1 P 2 : x 12 + x 22 + x 32 = 1 P 3 : x 13 + x 23 + x 33 = 1

proměnné: x ij... i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3 { 1 jeřáb Ji je přiřazen na pracoviště P x ij = j 0 jeřáb J i není přiřazen na pracoviště P j omezení: J 1 : x 11 + x 12 + x 13 = 1 J 2 : x 21 + x 22 + x 23 = 1 J 3 : x 31 + x 32 + x 33 = 1 P 1 : x 11 + x 21 + x 31 = 1 P 2 : x 12 + x 22 + x 32 = 1 P 3 : x 13 + x 23 + x 33 = 1 účelová funkce z = 4x 11 +3x 12 +x 13 +x 21 +2x 22 +6x 23 +4x 31 +5x 32 +3x 33 min

Obecně jde o to přiřadit n činitelů n jiným činitelům tak, aby součet příslušných sazeb byl minimální (resp. maximální) Obecný model má tvar: proměnné: x ij... i = 1, 2,..., n, j = 1, 2,..., n { 1 x ij = n 2 proměnných 0 omezení: n x ij = 1 j=1 n x ij = 1 i=1 účelová funkce i = 1, 2..., n j = 1, 2..., n z = n i=1 j=1 celkem n 2 omezení (rovnic) n c ij x ij min n proměnných nabývá hodnoty 1, zbývajících n 2 n proměnných má hodnotu 0, jedná se o silně degenerované řešení.

Maďarská metoda Předpokládejme, že úloha je minimalizační. Postup: 1. Provedeme redukci sazeb matice: i) Od každého řádku matice odečteme nejmenší sazbu v tomto řádku. ii) Od každého sloupce matice odečteme nejmenší sazbu v tomto sloupci. Redukce sazeb neovlivní tvar řešení, pouze se sníží hodnota účelové funkce o součet všech odečtených sazeb. Tato redukce zajistí, že v každém řádku i sloupci bude alespoň jedna nula.

Maďarská metoda 2. V redukované matici vyhledáme tzv. nezávislé nuly, t.j nuly, z nichž se každá nachází v jiném řádku a jiném sloupci. i) Za nezávislou nulu zvolíme tu, která se nachází ve svém řádku či sloupci samostatně. ii) Vynecháme řádky a sloupce, na jejichž průsečíku se nezávislé nuly nachází, a na vzniklé submatici pokračujeme bodem 2i). iii) Pokud každý řádek či sloupec obsahuje víc než 1 nulu, vybereme řádek či sloupec s nejmenším počtem nul a libovolnou nulu zvolíme za nezávislou a pokračujeme bodem 2ii).

Maďarská metoda 3. Podaří-li se nám vybrat n nezávislých nul, obsadíme místa matice, kde se nezávislé nuly nachází, hodnotou 1, ostatní pole hodnotou 0. Získali jsme optimální řešení přiřazovacího problému. Hodnota účelové funkce je rovna součtu původních sazeb příslušných místům obsazených jedničkami.

Maďarská metoda 4. je-li počet nezávislých nul menší než n, zjistíme podle Königovy věty, zda jsme vybrali maximální počet nezávislých nul. Königova věta Maximální počet nezávislých nul je roven minimálnímu počtu krycích čar, jimiž je možné pokrýt všechny nulové sazby.

Maďarská metoda Konstrukce krycích čar: i) Řádky či sloupce, ve kterých neleží nezávislé nuly označíme. Nulovými sazbami takto označených řádků (resp. sloupců) vedeme svislé (resp. vodorovné) krycí čáry. ii) Vynecháme řádky a sloupce označené a řádky a sloupce pokryté čarami a vzniklé submatici pokračujeme bodem 4i). iii) Zůstanou-li nepokryté pouze řádky a sloupce s nezávislými nulami, vedeme minimální počet krycích čar i přes tyto nuly.

Maďarská metoda 5. Je-li Königova věta splněna, přistoupíme k další redukci matice sazeb: i) Z nepokrytých polí vybereme minimální sazbu. ii) Hodnotu této sazby odečteme od všech sazeb nepokrytých krycími čarami a přičteme k sazbám, kde se krycí čáry kříží. Sazby pokryté krycími čarami opíšeme. 6. Celý postup opakujeme od bodu 2 (hledání nezávislých nul).

Maďarská metoda Příklad Řešte přiřazovací problémy zadané maticemi sazeb 4 3 1 1 2 6 4 5 3 7 5 7 4 8 10 5 7 6 7 4 8 9 7 10 6 4 7 8 7 5 6 10 7 9

Maďarská metoda Příklad Ze 4 stanovišť odesíláme po 1 autě do vzdálených pracovišť. Údaje o vzdálenostech v km jsou uvedeny v tabulce. Nalezněte takové přiřazení, které bude minimalizovat celkové ujeté kilometry. P 1 P 2 P 3 P 4 A 1 5 17 23 10 A 2 6 15 17 15 A 3 20 10 10 15 A 4 10 15 20 15

Maďarská metoda Můžeme se setkat i s přiřazovací úlohou maximalizačního typu. Tuto úlohu řešíme převedením na úlohu minimalizační tím, že všechny sazby vynásobíme číslem ( 1), dále postupujeme maďarskou metodou.

Maďarská metoda Můžeme se setkat i s přiřazovací úlohou maximalizačního typu. Tuto úlohu řešíme převedením na úlohu minimalizační tím, že všechny sazby vynásobíme číslem ( 1), dále postupujeme maďarskou metodou. Příklad 4 pracovníci (P i, i = 1,..., 4) mohou vyrábět 4 druhy výrobků (V j, j = 1,..., 4). Počet výrobků V j, které pracovník P i vyrobí za 1 hodinu práce je uveden v tabulce. Určete, které výrobky bude vyrábět jaký pracovník, aby celkový počet vyrobených výrobků za 1 hodinu byl maximální. V 1 V 2 V 3 V 4 P 1 5 17 23 10 P 2 6 15 17 15 P 3 20 10 10 15 P 4 10 15 20 15