Решение транспортных задач
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ 8
1.1 Математическая постановка задачи 8
1.2 Алгоритм решения задачи 11
1.3 Блок-схема (алгоритм решения) 25
2. Формы входной информации 27
3. Формы выходной информации 28
4. Инструкция для пользователя 29
5. Инструкция для программиста 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 34
ПРИЛОЖЕНИЕ А 35
ВВЕДЕНИЕ
Математика необходима в повседневной жизни, следовательно определенные математические навыки нужны каждому человеку. Нам приходится в жизни считать(например, деньги), мы постоянно используем(часто не замечая этого) знания о величинах, характеризующих протяженности, площади, объемы, промежутки времени, скорости и многое другое. Все это пришло к нам на уроках арифметики и геометрии и пригодилось для ориентации в окружающем мире.
Математические знания и навыки нужны практически во всех профессиях, прежде всего, конечно, в тех, что связаны с естественными науками, техникой и экономикой. Математика является языком естествознания и техники и потому профессия естествоиспытателя и инженера требует серьезного овладения многими профессиональными сведениями, основанными на математике.
Хорошо сказал об этом Галилей:
«Философия (на нашем языке- физика) написана в величайшей книге, которая постоянно открыта вашему взору, но понять ее может лишь тот, кто сначала научится понимать ее язык и толковать знаки, которыми она написана. Написана же она на языке математики».
Сегодня несомненна необходимость применения математических знаний и математического мышления врачу, лингвисту, историку, и людям других специальностей. Но особенно знание математики необходимы людям точных профессий - финансистам, экономистам.
Профессиональный уровень экономиста во многом зависит от того, освоил ли он современный математический аппарат и умеет ли использовать его при анализе сложных экономических процессов и принятий решений. Поэтому в подготовке экономистов широкого профиля изучения математики занимает значительное место. Математическая подготовка экономиста имеет свои особенности, связанные со спецификой экономических задач, а также с широким разнообразием подходов к их решению.
Задачи практической и теоретической экономики очень разносторонни. К ним относятся, в первую очередь, методы сбора и обработки статической информации, а также оценка состояния и перспективы развития экономических процессов. Применяются различные способы использования полученной информации - от простого логического анализа до составления сложных экономико-математических моделей и разработки математического аппарата их исследования.
Неопределенность экономических процессов, значительный случайный разброс и большой объем получаемой информации обуславливают необходимость привлечения к исследованию экономических задач теории вероятностей и математической статистики.
Наряду с моделированием экономистам необходимо изучать теорию оптимизации, которая представлена математическими методами исследования операций, в том числе линейным программированием.
Отмеченные направления требуют знания основополагающего математического аппарата: основ линейной алгебры и математического анализа, теории вероятностей и математического программирования.
Таким образом, математика и математическое образование нужны для подготовки к будущей профессии.
Один из классов математических моделей- задачи линейного программирования. Одной из задач линейного программирования является транспортная задача- задача составления оптимального плана перевозок, позволяющего минимизировать суммарный километраж. Транспортная задача, как и задача линейного программирования была впервые поставлена советским экономистом А.Н.Толстым в 1930 году. Разработка общих методов решения задачи линейного программирования и их математическое исследование связано с именем советского ученого Л.В.Канторовича. В 1939 году методам решения задачи линейного программирования посвящено также большое число работ зарубежных ученых. Основной метод решения задачи линейного программирования –симплекс метод- был опубликован в 1949 году Дандигом. Симплекс метод дает решение любой задачи линейного программирования, но если переменных очень много, то решение весьма затруднительно и для более сложных задач симплекс метод стали модифицировать.
Транспортная задача делится на два вида: транспортная задача по критерию стоимости- определение плана перевозок, при котором стоимость груза была бы минимальна; транспортная задача по критерию времени- более важным является выигрыш по времени.
Транспортная задача по критерию стоимости является частным случаем задачи линейного программирования и может быть решена симплексным методом. Однако в силу особенностей задачи, она решается намного проще.
1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.1 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Транспортная задача-
Однородный груз сосредоточен у т поставщиков в объемах .
Данный груз необходимо доставить п потребителям в объемах .
Известны (i=1,2,…,m; j=1,2,…,n)- стоимости перевозки единицы груза от каждого i-го поставщика каждому j-му потребителю. Требуется составить такой план перевозок, при котором запасы всех поставщиков вывозятся полностью, запросы всех потребителей удовлетворяются полностью и суммарные затраты на перевозку всех грузов минимальны.
Исходные данные транспортной задачи записываются в таблице вида
Таблица 1
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Переменными(неизвестными) транспортной задачи являются (i=1,…,m;i=1,2,…,n)- объемы перевозок от каждого i-го поставщика каждому j-му потребителю. Эти переменные могут быть записаны в матрице перевозок
Математическая модель транспортной задачи в общем случае имеет вид
(1.1)
i=1,2,…,m, (1.2)
j=1,2,…,n, (1.3)
i=1,2,…,m; j=1,2,…,n. (1.4)
Целевая функция задачи (1.1) выражает требования обеспечить минимум суммарных затрат на перевозку всех грузов. Первая группа из т уравнений (1.2) описывает тот факт, что запасы всех т поставщиков вывозятся полностью. Вторая группа из n уравнений (1.3) выражает требования полностью удовлетворить запросы всех n потребителей. Неравенства (1.4) являются условиями неотрицательности всех переменных задачи.
Таким образом, математическая формулировка транспортной задачи состоит в следующем: найти переменные задачи
i=1,2,…,m; j=1,2,…,n,
удовлетворяющее системе ограничений (1.2), (1.3), условиям неотрицательности (1.4) и обеспечивающее минимум целевой функции (1.1).
В рассмотренной модели транспортной задачи предполагается, что суммарные запасы поставщиков равны суммарным запросам потребителей, т.е.
.
Такая задача называется задачей с правильным балансом, а ее модель- закрытой. Если же это неравенство не выполняется, то задача называется задачей с неправильным балансом, а ее модель- открытой.
Для того чтобы транспортная задача линейного программирования имела решение, необходимо и достаточно, чтобы суммарные запасы поставщиков равнялись суммарным запросам потребителей, т.е. задача должна быть с правильным балансом.
Пример 1:
Составить математическую модель транспортной задачи перевоза груза из двух складов в 3 магазина:
Таблица 2
50
70
80
90
9
5
3
110
4
6
8
Решение. Введем переменные задачи(матрицу перевозок)
Запишем матрицу стоимостей
.
Целевая функция задачи равна сумме произведений всех соответствующих элементов матриц С и Х:
Данная функция, определяющая суммарные затраты на все перевозки, должна достигать минимального значения.
Составим систему ограничений задачи. Сумма всех перевозок, стоящих в первой строке матрицы Х, должна равняться запасам первого поставщика, а сумма перевозок во второй строке матрицы Х – запасам второго поставщика:
Это означает, что запасы поставщиков вывозятся полностью.
Суммы перевозок, стоящих в каждом столбце матрицы Ч, должны быть равны запросам соответствующих потребителей:
Это означает, что запросы потребителей удовлетворяются полностью.
