RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Моделирование и анализ информационных систем // Архив

Модел. и анализ информ. систем, 2021, том 28, номер 4, страницы 434–451 (Mi mais761)

Algorithms

Решение задач линейного программирования приведением к виду с очевидным ответом

Г. Д. Степанов

Воронежский государственный педагогический университет, ул. Ленина, д. 86, г. Воронеж, 394043 Россия

Аннотация: В статье рассматривается способ решения задачи линейного программирования (ЗЛП), которая требует найти минимум или максимум линейного функционала на множестве неотрицательных решений системы линейных алгебраических уравнений с теми же неизвестными. Способ получен при усовершенствовании классического симплекс-метода, который, привлекая геометрические соображения фактически обобщает метод полных исключений Гаусса решения систем уравнений. Предлагаемый способ, как и метод полных исключений, исходит из чисто алгебраических соображений. Он заключается в преобразовании всей ЗЛП, включая целевую функцию, в эквивалентную задачу с очевидным ответом.
Ради удобства преобразования целевого функционала, уравнения записываются как линейные функционалы в левой части и нули в правой. Из коэффициентов упомянутых функционалов составляется матрица, которая называется матрицей ЗЛП. Нулевая строка матрицы – коэффициенты целевого функционала, $a_{00}$ – его свободный член. Описание и обоснование алгоритмов ведется в терминах преобразования этой матрицы. При вычислениях матрица является расчетной таблицей.
Рассматриваемый метод, по аналогии с симплекс-методом, состоит из трех этапов. На первом этапе матрица ЗЛП приводится к специальному 1-каноническому виду. При таких матрицах одно из базисных решений системы очевидно, и на нем целевой функционал равен $a_{00}$, что очень удобно. На втором этапе полученная матрица преобразуется в аналогичную матрицу с неположительными элементами нулевого столбца (кроме $a_{00}$), что влечет неотрицательность базисного решения. На третьем этапе матрица преобразуется в матрицу, обеспечивающую неотрицательность и оптимальность базисного решения.
Для второго этапа, аналог которого в симплекс-методе использует искусственный базис и является наиболее трудоемким, приводятся два варианта без искусственных переменных. При описании первого из них, попутно, получен очень простой для понимания и запоминания аналог знаменитой леммы Фаркаша. Другой вариант совсем прост в применении, но его полное обоснование сложно и будет опубликовано отдельно.

Ключевые слова: линейное программирование, метод Гаусса, симплекс-метод, матрица ЗЛП, разрешающий элемент, правило выбора, лемма Фаркаша, системы линейных уравнений, неотрицательное решение.

УДК: 519.852

MSC: 90C05

Поступила в редакцию: 11.07.2021
Исправленный вариант: 01.12.2021
Принята в печать: 08.12.2021

DOI: 10.18255/1818-1015-2021-4-434-451



© МИАН, 2024