Упорядочим критерии согласно их нумерации, то есть будем в начале работать с критерием f1(x) , а затем с критерием f2 (x) .
При решении примера методом искусственного базиса была получена симплекс-таблица. Возьмем ее в качестве начальной, вычислив относи-
тельные оценки для функции f f1(x) .Получим таблицу 10. Таблица11
определяет точку, доставляющую функции f1(x) наибольшее значение f1* ,
равное 16.
|
|
Таблица 10. |
|
|
|
|
Таблица 11. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
cв |
|
X1 |
|
x2 |
|
|
|
x4 |
|
x2 |
|
|
2 |
x3 |
-1 |
|
1 |
2 |
|
x3 |
1/3 |
2/3 |
|
3 |
|
-1 |
x4 |
3 |
|
-1 |
3 |
|
x1 |
1/3 |
-1/3 |
|
1 |
|
1 |
x5 |
3 |
|
2 |
6 |
|
x5 |
-1 |
|
3 |
|
3 |
|
f1 |
-9 |
|
5 |
7 |
|
f1 |
3 |
2 |
|
16 |
|
Далее переходим к решению задачи
f2(x)=x1-5x2-4x3+x4 max
при ограничениях задачи, к которым добавлено новое ограничение
f (x) f * : |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
-x1 +x2 |
+x3 |
=2, |
|
|
3x1 -x2 |
+x4 |
=3 , |
(7) |
|
5x1+2x2 +x3+x4 +x5 =11, |
|
||
|
7x1 |
+2x3 - x4 +x5 16- , |
|
|
|
xi |
0 для i=1,2,...,5. |
|
|
|
Новое ограничение преобразуем в равенство и заменим переменные x1, |
|||
x3, x5 , используя таблицу 11, выражениями |
|
|||
|
x1=1/3x2 -1/3x4 +1, x3=-2/3x2 -1/3x4 +3, |
x5=-3x2 +x4 +3. |
||
30
В результате этих преобразований дополнительно введенное огра-
ничение примет вид -2x2 -x4+x6 =-16+ . Итак, получили задачу пара-
метрического программирования с параметром в правой части ограничений.
В качестве начальной таблицы для задачи (7) можно использовать таб-
лицу 12, которая получена из таблицы 11 в результате пополнения ее еще од-
ной строкой и пересчета строки относительных оценок. Решим задачу (7) для произвольного параметра 0. Для этого столбец правых частей ограниче-
ний в таблице 12 представим в виде двух столбцов z , z : z 0=z +z . При |
|||
|
|
|
i i i |
выборе главной строки |
в таблице 12 следует использовать значения из |
||
столбца z . Полученная далее таблица 13 |
является оптимальной при =0 и |
||
при всех значениях , удовлетворяющих условиям |
|
||
3+(-1/9) 0, |
1+(-1/9) 0, |
3+1/3 0, |
0+1/3 0. |
Из этой системы неравенств получаем 0 9. При этих значениях парамет-
ра решением задачи является точка x*=(1+(-1/9) , 0, 3+(-1/9) , 0+1/3 , 3+1/3 ).
|
|
Таблица 12. |
|
|
|
|
|
|
1 |
-5 |
|
|
|
|
|
св |
|
x4 |
|
x2 |
z |
z |
-4 |
x3 |
1/3 |
2/3 |
3 |
0 |
|
1 |
x1 |
1/3 |
-1/3 |
1 |
0 |
|
0 |
x5 |
-1 |
3 |
3 |
0 |
|
0 |
x6 |
3 |
|
2 |
0 |
1 |
|
f2 |
-2 |
2 |
-11 |
0 |
|
Таблица 13.
|
|
|
|
|
|
x6 |
x2 |
z |
z |
x3 |
-1/9 |
4/9 |
3 |
-1/9 |
x1 |
-1/9 |
-5/9 |
1 |
-1/9 |
x5 |
1/3 |
11/3 |
3 |
1/3 |
x4 |
1/3 |
2/3 |
0 |
1/3 |
f2 |
2/3 |
10/3 |
-11 |
2/3 |
При > 9 таблица 13 не является оптимальной, и нужно выполнить шаг двой-
ственного симплекс-метода с главным элементом, стоящим на пересечение второй строки и первого или второго столбцов. Получим таблицу 14, из ко-
торой видно, что при >9 решениями являются точки, доставляющие функ-
31
ции f2(x) |
значение |
–5. Таблица |
14 определяет |
опорное решение |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x =(0,0,2,3,6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
x2 |
z |
|
z |
|
|
|
|
x3 |
-1 |
|
1 |
2 |
|
0 |
|
|
|
|
x6 |
-9 |
|
5 |
-9 |
|
1 |
|
|
|
|
x5 |
3 |
|
2 |
6 |
|
0 |
|
|
|
|
x4 |
3 |
|
-1 |
3 |
|
0 |
|
|
|
|
f2 |
6 |
|
0 |
-5 |
|
0 |
|
|
Найдем эти решения. Выберем главным столбец с 0-оценкой. В зави- |
||||||||||
симости от |
главной строкой |
будет первая или вторая строка. Если (-9+ |
||||||||
)/5>2, то главной строкой будет выбрана 1-я. А значит, |
следующей будет |
|||||||||
таблица 15. Она определяет опорное решение ~ =(0,2, 0 ,5, 2), если –19+ 0. x
Итак, если 19, оптимальными решениями будут все точки выпуклой ком-
бинации
+(1- ) ~ =(0, 2-2 , 2 ,5-2 ,2+4 ), где [0,1].
xx
Таблица 15.
|
x1 |
x3 |
z |
z |
x2 |
-1 |
1 |
2 |
0 |
x6 |
-4 |
-5 |
-19 |
1 |
x5 |
5 |
-2 |
2 |
0 |
x4 |
2 |
1 |
5 |
0 |
f2 |
6 |
0 |
-5 |
0 |
Если (-9+ )/5 2, то главной строкой будет выбрана 2-я. А значит, сле-
дующей после таблицы 14 будет таблица 16. Таблица 16 определяет решение
x =(0, (-9+ )/5, (19- )/5, (6+ )/5, (48-2 )/5), если –19+ 0. Итак, если 19,
оптимальными решениями будут все точки выпуклой комбинации
x +(1- ) x =(0, (1- )(-9+ )/5, (19- )/5+ (-9+ )/5, (6+ )/5+
+ (9- )/5, (48-2 )/5+ (-18+2 )/5), где [0,1].
32
Таблица 16.
|
x1 |
x6 |
z |
z |
x3 |
4/5 |
-1/5 |
19/5 |
-1/5 |
x2 |
-9/5 |
1/5 |
-9/5 |
1/5 |
x5 |
33/5 |
-2/5 |
48/5 |
-2/5 |
x4 |
6/5 |
1/5 |
6/5 |
1/5 |
f2 |
6 |
0 |
-5 |
0 |
Окончательный результат формулируется следующим образом: реше-
нием многокритериальной задачи являются :
точки x*=(1+(-1/9) , 0, 3+(-1/9) , 0+1/3 , 3+1/3 ), если 0 9,
точки x**=(0, (1- )(-9+ )/5, (19- )/5+ (-9+ )/5, (6+ )/5+ (9- )/5,(48-2 )/5+ (-18+2 )/5), если 9< 19,
точки x***=(0, 2-2 , 2 ,5-2 ,2+4 ), если 19,
где [0,1].
Сравнив полученный результат с описанием множества Парето в примере 3,
приходим к выводу, что множество решений x* совпадает с множеством Па-
рето. Остальные из найденных решений не являются эффективными точками.
Пример. Методом последовательных уступок найти решение задачи примера 2, считая, что критерии упорядочены по важности в последователь-
ности {f2,f1}, и 2 =1.
Первая задача из последовательности (6) в данном случае имеет вид:
f2(x)=4x1 -x2 max ,
при ограничениях |
|
|
|
|
-x1 +x2 1 , |
x1 +x2 3, |
x1 -2x2 0 , |
x1 4 , |
x2 3 . |
Решение этой задачи можно найти графически. Из рисунка 1 видно, что максимум критерия f2(x) на множестве X достигается в вершине x5=(4,2) и f 2* =f2(x5)=14. Графическое решение примера
33
Рис.1.
Добавим к ограничениям задачи условие f2 f 2* - и сформулируем
вторую задачу последовательности (6): f1=-x1+3x2 max,
-x1 +x2 1 , |
x1 +x2 3, |
x1 -2x2 0 , x1 |
4 , |
x2 3, |
4x1 -x2 13 |
|
|
|
|
Ее решением (рис.1) будет вершина x4=(4,3) и |
f1* = f1(x4)=5. Так как, оп- |
|||
тимальное решение последней задачи единственно, то в силу утверждения 5, x4 принадлежит множеству Парето.
Отметим, что при [0,1] методом последовательных уступок будет найдена одна из точек отрезка [x4,x5], а при >1, одна из точек отрезка
[x3,x4]. Все эти точки и только они принадлежит множеству Парето.
|
|
|
Метод идеальной точки |
||
Предположим, что X ограниченное замкнутое множество, тогда все |
|||||
задачи f * max f |
|
|
|
||
(x) (i |
1, m) имеют решения. Полученную точку |
||||
i |
x X |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f * (f1*, f2*,..., fm* ) назовем идеальной [5], так как ни по одному критерию нельзя получить большее значение. Идеальной точкой для множества X бу-
дет точка =( 1, 2,…, m), в которой fi ( i ) fi* (i 1, m). Обычно точка
34