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Exemplo - Algoritmo Simplex, Exercícios de Métodos Matemáticos para Análise Numérica e Otimização

O algoritmo Simplex para resolução de equações de programação linear. São apresentados os passos para transformar a função em min, colocar na forma padronizada e adicionar variáveis básicas, além de um exemplo de tabela para a resolução. O documento pode ser útil para estudantes de cursos de matemática, engenharia e ciência da computação.

Tipologia: Exercícios

2021

À venda por 18/01/2022

ana-carolina-v5e
ana-carolina-v5e 🇧🇷

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bg1
Exemplo: Algoritmo Simplex
F(x) = 2x1 + 3x2 + 7x3 + 9x4 → max
1º) Transformar função em min, colocar na forma padronizada e adicionar variáveis
básicas
F(x) = -2x1 - 3x2 - 7x3 - 9x4 → min
-2x1 - 3x2 - 7x3 - 9x4 = 0
0 - (2x1 + 3x2 + 7x3 + 9x4)
x1 + 2x2 + 4x3 + 8x4 + x5 = 24;
x1 + x2 + x3 + x4 + x6 = 9;
k = n - m
k = 6 - 2
Observação: Como duas
variáveis livres (não básicas):
4 (k), na solução final pelo
menos 4 variáveis serão
iguais a zero.
M.L x1 x2 x3
F(x)
x4
x5
5º) Realizar a multiplicação de todos os elementos que não pertencem a linha e
coluna permissíveis da seguinte forma: elemento "velho" da linha permissível pelo
elemento "novo" pertencente a coluna.
6º) Copiar tabela realizando os passos a seguir:
a) xj por xi e ao contrario;
b) elementos da linha permissível e da coluna permissível por elementos que estão
nas partes baixas das mesmas células;
c) todos os outros elementos por soma dos elementos, que estão nas partes altas
e baixas das mesmas células.
Algoritmo para resolução da equação de programação linear
Pré-requisito
Se a função for max transformar em min
Adicionar as váriaveis básicas para as restrições virarem igualdade
Montar a tabela abaixo contendo as variáveis básicas e não básicas
2º) Calcular o inverso do elemento de interseção da linha permissível com a
coluna permissível, que é chamado de λ.
ji
= 1
ji
pf2

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Exemplo: Algoritmo Simplex F(x) = 2x 1 + 3x 2 + 7x 3 + 9x 4 → max 1º) Transformar função em min, colocar na forma padronizada e adicionar variáveis básicas F(x) = - 2x 1 - 3x 2 - 7x 3 - 9x 4 → min

  • 2x 1 - 3x 2 - 7x 3 - 9x 4 = 0 0 - (2x 1 + 3x 2 + 7x 3 + 9x 4 ) x 1 + 2x 2 + 4x 3 + 8x 4 + x 5 = 24; x 1 + x 2 + x 3 + x 4 + x 6 = 9; k = n - m k = 6 - 2 Observação: Como duas variáveis livres (não básicas): 4 (k), na solução final pelo menos 4 variáveis serão iguais a zero. M.L x1 x2 x F(x) x x 5º) Realizar a multiplicação de todos os elementos que não pertencem a linha e coluna permissíveis da seguinte forma: elemento "velho" da linha permissível pelo elemento "novo" pertencente a coluna. 6º) Copiar tabela realizando os passos a seguir: a) xj por xi e ao contrario; b) elementos da linha permissível e da coluna permissível por elementos que estão nas partes baixas das mesmas células; c) todos os outros elementos por soma dos elementos, que estão nas partes altas e baixas das mesmas células. Algoritmo para resolução da equação de programação linear Pré-requisito Se a função for max transformar em min Adicionar as váriaveis básicas para as restrições virarem igualdade Montar a tabela abaixo contendo as variáveis básicas e não básicas 1º) Procurar o menor elemento na linha de Z e dessa coluna pegar o menor que seja A/M.L, para encontrar coluna e linha permissíveis. 2º) Calcular o inverso do elemento de interseção da linha permissível com a coluna permissível, que é chamado de λ. 3º) Multiplicar linha por λ (menos ) e Multiplicar coluna pelo valor com sinal negativo (calculado em 2º) ). Esses valores devem ser escritos na parte baixa da tabela (novos valores). 4º) Distinguimos os valores das partes baixas e altas das células da linha permissível e coluna permissível.  ji

 ji

2º) Linha e coluna permissível: x 1 e x 6 3º) Linha e coluna permissível: x 1 e x 2 ML x 1 x 2 x 3 x 4 ML x 6 x 2 x 3 x 4 10 F(x)

F(x)

11 - 18,00^ - 2,00^ - 2,00^ - 2,00^ - 2,00^11 - 9,00^ - 1,00^ - 1,00^ - 1,00^ - 1,

12 x 5 24,00^ 1,00^ 2,00^ 4,00^ 8,00^12 x 5 15,00^ - 1,00^ 1,00^ 3,00^ 7, 13 - 9,00^ - 1,00^ - 1,00^ - 1,00^ - 1,00^13 - 9,00^ 1,00^ - 1,00^ - 1,00^ - 1, 14 x 6 9,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^14 x 1 9,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^ 1, 15 9,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^15 9,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^ 1, 4º) Linha e coluna permissível: x 5 e x 3 5º) Linha e coluna permissível: x 1 e x 2 ML x 6 x 1 x 3 x 4 ML x 6 x1 x 5 x 4 19 F(x)

F(x)

21 x 5 6,00^ 0,00^ - 1,00^ 2,00^ 6,00^21 x 3 3,00^ 0,00^ - 0,50^ 0,17^ 3, 22 3,00^ 0,00^ - 0,50^ 0,50^ 3,00^22 2,00^ 0,33^ 0,33^ - 0,17^ - 0, 23 x 2 9,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^ 1,00^23 x 2 6,00^ 1,00^ 1,50^ - 0,50^ - 2, 24 - 3,00^ 0,00^ 0,50^ - 0,50^ - 3,00^24 4,00^ 0,67^ 0,67^ - 0,33^ - 1, 6º) Solução Passo um do algoritmo da primeira etapa:

  • Procuramos uma variável básica com ML negativo (azul), não encontrando, passamos para o algoritmo da segunda etapa.
  • Procuramos na linha F(x) um elemento positivo e se não encontramos, a solução é ótima. As variáveis não básicas ou livres são iguais a zero e não necessariamente aparecem na tabela. Solução ótima: F(x) = 43 x1 = 0 x2 = 4 x3 = 5 x4 = 0 x5 = 0 x6 = 0 ML x 6 x 1 x 5 x 4 28 F(x)

30 x 3 5,00^ 0,33^ 0,33^ 0,00^ 2, 31 32 x 2 4,00^ 0,67^ 0,67^ - 0,33^ - 1, 33