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Matemáticas 01 2016, Exámenes de Matemáticas

Examen Final

Tipo: Exámenes

2015/2016

Subido el 31/12/2015

ijome
ijome 🇪🇸

3.8

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Dpt. Estad´ıstica i Investigaci´o Operativa 21/01/2016
Examen de Programaci´o Matem`atica
1. Dado el problema:
Min x3+x4+x5
s.a.: x1x3+x4x5=2
x2x3+x5= 1
x1, x2, x3, x4, x50
cuya tabla ´optima es:
x1x2x3x4x5rhs
z-1 0 0 -2 0 2
x3-1 0 1 -1 1 2
x2-1 1 0 -1 2 3
Contestar a las siguientes preguntas:
a) ¿Existen soluciones ´optimas alternativas? En caso afirmativo encontrar una soluci´on po-
sible asica ´optima alternativa.
b) Escribir el dual del problema. Sin necesidad de resolverlo encontrar la soluci´on dual ´optima.
c) Partiendo de la soluci´on actual calcular la nueva soluci´on ´optima si cambiamos b2= 1 por
b0
2=3.
d) Considerando otra vez el problema original, suponer que hay una nueva variable x6con
una columna asociada a6= (2,2)tyc6= 1. ¿Cambia la soluci´on ´optima? En caso
afirmativo calcularla.
e) Considerando otra vez el problema original, ¿es posible que cambiando uno de los costes
el problema sea no acotado? En caso afirmativo, explicar omo.
2. a) Considerar el problema de Programaci´on Lineal: (P) Max{cx:Ax b, x 0}. Sea x
la soluci´on ´optima de (P) y supongamos que xno cumple con igualdad la restricci´on
aixbi. Demostrar que xes tambi´en la soluci´on optima del problema que resulta
de eliminar de (P) la restricci´on aixbi.Sugerencia: utilizar el teorema de holgura
complementaria.
b) Demostrar con un contraejemplo que esta propiedad no se cumple en un Problema Lineal
Entero. Sugerencia. Utilizar un ejemplo adecuado del Problema de la Mochila.
3. Una empresa qu´ımica tiene 4 abricas para fabricar un cierto producto qu´ımico en su forma
bruta. A la compa˜ıa le gustar´ıa incorporar al negocio el refinamiento qu´ımico de su producto
para lo que va a construir varias refiner´ıas a las que enviar´ıa el producto bruto de todas las
abricas. Tiene identificados tres posibles lugares para las refiner´ıas. La tabla 1 contiene para
cada lugar el coste fijo en euros (coste de mantenimiento anual) y el umero de toneladas de
producto que podr´ıa refinar semanalmente (capacidad). La tabla 1 contiene tambi´en para cada
abrica la producci´on semanal en toneladas. Finalmente, la tabla 1 contiene el coste en euros de
transportar semanalmente la producci´on desde cada abrica a cada posible lugar. La empresa
tiene que decidir los lugares donde instalar las refiner´ıas y a qu´e refiner´ıa ir´a la producci´on de
cada abrica de forma que se minimice el coste total anual (considerar un no de 52 semanas).
Formular (sin resolver) un PLE para este problema.
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Dpt. Estad´ıstica i Investigaci´o Operativa 21/01/

Examen de Programaci´o Matem`atica

  1. Dado el problema:

Min x 3 + x 4 + x 5 s.a.: x 1 − x 3 + x 4 − x 5 = − 2 x 2 − x 3 + x 5 = 1 x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 ≥ 0

cuya tabla ´optima es:

x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 rhs z -1 0 0 -2 0 2 x 3 -1 0 1 -1 1 2 x 2 -1 1 0 -1 2 3

Contestar a las siguientes preguntas:

a) ¿Existen soluciones ´optimas alternativas? En caso afirmativo encontrar una soluci´on po- sible b´asica ´optima alternativa. b) Escribir el dual del problema. Sin necesidad de resolverlo encontrar la soluci´on dual ´optima. c) Partiendo de la soluci´on actual calcular la nueva soluci´on ´optima si cambiamos b 2 = 1 por b′ 2 = −3. d ) Considerando otra vez el problema original, suponer que hay una nueva variable x 6 con una columna asociada a 6 = (− 2 , −2)t^ y c 6 = 1. ¿Cambia la soluci´on ´optima? En caso afirmativo calcularla. e) Considerando otra vez el problema original, ¿es posible que cambiando uno de los costes el problema sea no acotado? En caso afirmativo, explicar c´omo.

  1. a) Considerar el problema de Programaci´on Lineal: (P ) Max{cx: Ax ≤ b, x ≥ 0 }. Sea x∗ la soluci´on ´optima de (P ) y supongamos que x∗^ no cumple con igualdad la restricci´on aix ≤ bi. Demostrar que x∗^ es tambi´en la soluci´on optima del problema que resulta de eliminar de (P ) la restricci´on aix ≤ bi. Sugerencia: utilizar el teorema de holgura complementaria. b) Demostrar con un contraejemplo que esta propiedad no se cumple en un Problema Lineal Entero. Sugerencia. Utilizar un ejemplo adecuado del Problema de la Mochila.
  2. Una empresa qu´ımica tiene 4 f´abricas para fabricar un cierto producto qu´ımico en su forma bruta. A la compa˜n´ıa le gustar´ıa incorporar al negocio el refinamiento qu´ımico de su producto para lo que va a construir varias refiner´ıas a las que enviar´ıa el producto bruto de todas las f´abricas. Tiene identificados tres posibles lugares para las refiner´ıas. La tabla 1 contiene para cada lugar el coste fijo en euros (coste de mantenimiento anual) y el n´umero de toneladas de producto que podr´ıa refinar semanalmente (capacidad). La tabla 1 contiene tambi´en para cada f´abrica la producci´on semanal en toneladas. Finalmente, la tabla 1 contiene el coste en euros de transportar semanalmente la producci´on desde cada f´abrica a cada posible lugar. La empresa tiene que decidir los lugares donde instalar las refiner´ıas y a qu´e refiner´ıa ir´a la producci´on de cada f´abrica de forma que se minimice el coste total anual (considerar un a˜no de 52 semanas). Formular (sin resolver) un PLE para este problema.

Dpt. Estad´ıstica i Investigaci´o Operativa 21/01/

Lugar 1 Lugar 2 Lugar 3 Producci´on F´abrica 1 25 20 15 1000 F´abrica 2 15 25 20 1000 F´abrica 3 20 15 25 500 F´abrica 4 25 15 15 500 Coste fijo 500000 500000 500000 Capacidad 1500 1500 1500

  1. Durante la resoluci´on de un problema de Programaci´on Lineal Entera con 10 variables mediante el m´etodo de Branch & Bound hemos obtenido los siguientes subproblemas. Para cada subpro- blema se especifica la soluci´on de la relajaci´on lineal para las primeras 5 variables y su coste. Se ha utilizado la estrategia de ramificar el subproblema que corresponde al ”Best Bound”:

P 0 : x = (2. 1 , 1. 5 , 0 , 0. 3 , 0 ,.. .), z = 15. 7 P 1 : x = (2, 2 , 1. 5 , 0 , 0 ,.. .), z = 9 P 2 : x = (3. 2 , 1 , 0. 6 , 0 , 0 ,.. .), z = 12. 5 P 3 : x = (4, 1 , 0 , 0. 3 , 0 ,.. .), z = 10 P 4 : x = (3, 0 , 0 , 1 , 0 ,.. .), z = 8 P 5 : x = (4. 2 , 0 , 1 , 1 , 0 ,.. .), z = 7. 5 P 6 : imposible P 7 : x = (0, 4 , 2 , 0. 25 , 0 ,.. .), z = 8. 5 P 8 : x = (0, 2 , 1 , 0 , 1 ,.. .), z = 6

a) Determinar razonadamente si se trata de un problema de maximizaci´on o de minimizaci´on e indica la restricci´on que se ha a˜nadido en cada rama. Dibuja el ´arbol correspondiente. b) ¿Se ha llegado a la soluci´on ´optima? Indica los nudos que han sido saturados y explica la raz´on. ¿Cu´ales son los nudos vivos? ¿Cambiar´ıa algo la respuesta si supi´eramos que todos los costes son enteros? c) Indica el intervalo en el que sabemos que est´a contenido el coste de la soluci´on ´optima. ¿Cu´al era ese intervalo cuando s´olo se hab´ıan estudiado los cuatro primeros nudos?