Текст
                    МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕР
А
ЦИИ
Федеральное г
осударственное
бюджетное
образовательное учреждение высшего
професси
о
нального образования
«Тихоокеанский государственный университет»
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Методи
ческие указания к
изучению дисциплины
«Математическое моделирование»
и выполн
е
нию
к
онтрольной
работы для студентов
заочного факультета
по
направлени
ю
подготовки 190109
–
Наземные транспортно
-
технологические
комплексы
(
профиль
–
Подъёмно
-
транспортные,
с
троительные, дорожные машины и оборудов
а
ние)
Хабаровск
Издательство ТОГУ
2011


2 УДК 6 22 . 2 71 :5 19 .8 6 (07 6 ) Математическое моделирование : методические указания к изучению дисциплины « Математическое моделирование » и выполнению контрольно й работы для студентов заочного факультета по направлени ю по дготовки 190109 – Наземные транспортно - технологические комплексы ( профиль – Подъёмно - транспортные, строительные, дорожные машины и оборудов а ние) / сост . Г . М . Вербицкий . – Хабаровск : Изд - во Тих о океан . гос . ун - та , 201 2 . – 54 с . В методических указаниях приведён состав изучаемой дисциплины с рекомендуемой литературой , контрольные вопросы и указания к в ы полнению к онтрольной работы . В последних приведены примеры решения задач математического моделирования раз ного содержания с применением симплекс - метода линейного программирования в табличной модификации и на ЭВМ . Печатается в соответствии с решениями кафедры «Транспортно - технологические системы в строительстве и горном деле» и методического совета транспортн о - энергетического факультета . Главный редактор Л. А. Суевалова Редактор Оператор компьютерной вёрстки Подписано в печать . Формат 60 x 84 1 / 16 . Бумага писчая . Гарнитура «Таймс» . Печать цифровая . Усл . печ . л . . Тираж экз . Заказ . Издательство Тих оокеанского государственного университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136. Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного ун и верситета 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136 © Тихоокеанский государственный унив ерситет , 201 2 
3 Курс “ Математическое моделирование ” имеет целью выработать у студентов мнение о возможности получения наилучшего (оптимального) решения задач , имеющих множество (в том числе и бесконечное) возможных решений и , не умаляя существующего множе ства методов математического программирования , способствовать приобретению навыков получения такого решения с помощью хотя бы одного из методов решения – симплекс - метода линейного программирования . Это необходимо при последующем изучении дисциплин специаль ного цикла учебного плана для подготовки студентов как будущих руков о дителей производства , имеющих навыки обоснованной выработки руководящих решений в о б ласти организации механизированных процессов в строительстве , проектировании и производстве строительно - дорожной техники . 1. ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА Тема 1. История возникновения математического моделирования. Разв и тие моделирования в России. Тема 2. Основные виды задач, решаемых при организации, планировании и управлении строительством Задачи ра спределения. Задачи замены. Задачи поиска. Задачи управления з а пасами (создание и хранение). Задачи теории расписаний. Тема 3 . Моделирование в строительстве. Общие положения Тема 4. Модели линейного программирования. Формы записи задач лине й ного прог раммирования Тема 5. Понятие о симплекс - методе линейного программирования Запись задачи линейного программирования в стандартной форме. Нахожд е ние опорного решения. Определение оптимального решения. Выбор первого баз и са. Тема 6. Двойственная задача л инейного программирования. Теоремы дво й ственности Тема 7. Модели динамического программирования Тема 8. Модели управления запасами Тема 9. Целочисленные модели Тема 10. Цифровое моделирование 
4 Цифровое моделирование (метод перебора). Им итационные модели. Вероя т ностно - статистические модели. Тема 11. Модели итеративного агрегирования. Организационно - технологические модели. Графические модели. Сетевые модели Тема 12. Нелинейное программирование Тема 13. Методы корреляционно - регрессионног о анализа зависимости м е жду факторами, включаемыми в экономико - математические модели 2 . КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО КУРСУ 1. История возникновения математического моделирования. 2. Развитие моделирования в России. 3. Назначение математического моделирования . 4. Основные виды задач, решаемых при организации, планировании и управлении строительством: задачи ра с пределения, задачи замены. 5. Основные виды задач, решаемых при организации, планировании и упра в лении строительством: задач поиска, задачи массового о бслуживания или задачи очередей. 6. Основные виды задач, решаемых при организации, планировании и упра в лении строительством задачи управления запасами (создание и хранение), задачи теории расписаний. 7. Моделирование в строительстве. Основные положения. Ви ды экономико - математических моделей в области организации, планирования и управления стро и тельством. 8. Модели линейного программирования. 9. Некоторые графоаналитические сведения для графической интерпретации решения задач линейного программирования: лине йные уравнения, линейные нер а венства, системы линейных неравенств, области допустимых решений и их виды. 10. Графическое решение задач линейного программирования. Наличие о п тимальных решений задач и его обусловленность. 11. Формы записи задач линейного про граммирования. 12. Методы решения задач линейного программирования. Понятие о си м плекс - методе линейного программирования: запись задачи линейного программир о вания в стандартной форме. 13. Понятие о симплекс - методе линейного программирования: нахождение опо рного решения, метод модифицированных жордановых исключений. 14. Определение оптимального решения. 15. Выбор первого базиса. 
5 16.Двойственная задача линейного программирования. Теоремы двойстве н ности. 17. Модели динамического программирования. 18. Модели уп равления запасами. 19. Целочисленные модели. 20. Целочисленные модели: метод отсечений по Гомори . 21. Цифровое моделирование (метод перебора). Имитационные модели. 22. В е роятностно - статистические модели. Модели теории игр. 23. Модели итеративного агрегир ования. 24. Организационно - технологические модели. Графические модели. Сетевые модели. 25. Общая характеристика, основные типы и особенности задач нелинейного программирования. 26. Методы решения задач безусловной оптимизации. 26.Методы решения задач нели нейного программирования с условной опт и мизацией. 27. Основные этапы и принципы моделирования. 28. Методы корреляционно - регрессионного анализа зависимости между фа к торами, включаемыми в экономико - математические модели: Виды корреляционно - регрессионного ана лиза, требования к факторам, включаемым в модель. 29. Методы корреляционно - регрессионного анализа зависимости между факторами, включаемыми в экономико - математические модели: парный корреляц и онно - регрессионный анализ. 30. Методы корреляционно - регрессионног о анализа зависимости между фа к торами, включаемыми в экономико - математические модели: метод наименьших квадратов. 31. Методы корреляционно - регрессионного анализа зависимости между фа к торами, включаемыми в экономико - математические модели: множественный корр е ляционный анализ. 3 . СОСТАВ , СОДЕРЖАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 3 . 1 . Состав контрольной работы В соответствии с учебным планом специальности по дисциплине пр е дусмотрена контрольная работа . Контрольная работа п омогает изучит ь сведения о существующих методах решения для получения наилучшего решения и выработки навыков получения решений многомерных задач с оптимальными резул ь татами с помощью математических моделей и од ного из употребляемых метод ов м а тематического программирова ния – симплекс - метода . К онтрольная работа может быть выполнена только после ознакомления с содержимым курса в соответствии с его тематикой . 
6 Контрольная работа содержит ответ на один из контрольных вопросов курса и решения одной из задач по варианту . Номер контрольного вопроса для ответа из списка вопросов по п. 2 выбирается из табл. 1 в соответствии с предпоследней и последней цифрами шифра зачётки . Таблица 1 Выбор порядкового номера контрольного вопроса Предпоследняя цифра шифра Последняя цифра шифра сту дента 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 3 2 26 1 6 2 3 2 6 3 5 28 19 1 2 1 6 1 3 2 1 2 0 3 2 0 7 1 5 1 5 3 3 8 2 9 3 0 1 8 2 3 0 4 2 3 4 2 0 2 4 5 2 0 2 1 6 1 5 5 1 0 1 5 5 3 0 2 19 1 5 1 3 4 1 5 2 1 2 4 6 6 2 0 1 1 2 3 27 2 3 26 8 6 2 0 7 2 7 7 17 1 4 9 8 2 0 1 4 3 8 18 4 17 28 1 5 5 1 6 1 5 8 1 9 1 1 1 0 27 26 25 1 0 28 17 1 6 28 0 3 1 26 2 7 1 0 19 3 0 1 0 24 2 0 6 Решение задач и к онтрольной работы предусматривает применение лине й ного программирования , являющегося одним из универсальных методов п о лучения опти мальных решений и являющегося основой для понимания и формирования б о лее сложных моделей . Выбор варианта задачи к онтрольной работы производится по табл . 2 в с о ответствии с последней и предпоследней цифрой шифра зачётной книжки студента . Содержание задач , п риведённых ниже , самое неожиданное , зачастую даже необычное , что ещё раз подтверждает универсальность рассматриваемых методов , пригодных для решения задач любой области деятельности человека . Успешное усвоение рассматриваемых методов решения задач будет бо льшим подспорьем освоения специальных дисциплин специальности в последующем . При р ешени и задачи должны быть выполнены следующие этапы : 1. Постановка задачи; 2. Формирование экономико - математической модели; 3. Запись модели в стандартной форме; 4. Поиск опорного решения; 5. Нахождение оптимального решения; 6. Анализ результатов решения; 7. Подготовка задачи к решению на ЭВМ; 8. Получение решения на ЭВМ; 
7 9. Сравнение решения на ЭВМ с результатом ручного сч ё та. Таблица 2 Выбор варианта задачи для курсовой работы Предпоследняя цифра шифра Последняя цифра шифра студента 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 3 2 2 6 1 6 2 3 2 6 7 28 19 4 2 1 6 1 3 2 1 2 0 6 2 0 7 1 5 1 5 3 3 8 2 9 2 4 8 5 2 4 2 3 4 2 0 2 4 5 2 0 5 1 6 1 5 5 1 0 1 5 5 2 5 19 1 5 1 3 4 1 5 2 1 5 7 6 6 2 0 1 1 2 3 27 2 3 26 8 6 2 0 7 2 7 7 17 1 4 9 8 2 0 1 4 6 8 18 7 17 28 1 5 5 1 6 1 5 8 4 9 1 1 1 0 27 26 25 1 0 28 17 1 6 28 0 3 26 2 7 1 0 19 2 1 0 24 2 0 6 3. 2. Содержание задач к онтрольной работы по вариантам Задача 1 . Коммерческая фирма осуществляет продажу автомобилей из салона в Германии в Россию на заказ . Предлагаются автомобили марки BMW , Volvo , Mersedes , Saab . Необходимо так организовать оформление заказов , чтобы за каждый рейс получать максимум прибыли . За один рейс фирма хочет поставлять автомобилей BMW не менее 2 шт . (так как уверена , что сможет их продать ), но не более чем в два раза больше , чем Volvo ( с учётом спроса на российском рынке) . Общее число а втомобилей Mersedes и Saab должно быть (по условиям договора с салоном) не менее 5 шт ., а общее число автомобилей Mersedes , Volvo , Saab по организационным причинам не должно быть более 20 шт . за один рейс . Прибыль фирмы от продажи автомобилей марок BMW , Me rsedes , Volvo , Saab равна соответственно 1000 $, 1200$, 800$ и 900$. Задача 2 . На дачном участке площадью 600 м 2 стоит дом , занимающий площадь 40 м 2 . Площадка для настольного тенниса и дорожки занимают в сумме 40 м 2 . На оставшейся территории планируется по садить картофель , огурцы и помидоры , клубнику , а также всевозможную зелень . Площадь под картофель нужна не менее 300 м 2 , но и не более чем 400 м 2 (картофель выращивается только для собственного потребления , поэтому слишком много его не нужно) . Под огурцы и помидоры планируется отвести не менее 50 м 2 (овощи полезны!) , но не более чем 1 / 3 от площади , занимаемой картофелем (для соблюдения баланса в питании) . Клубникой хочется занять не менее 80 м 2 , но не более ¼ площади под картофель . Под зелень предполагаетс я отвести не менее 10 м 2 , но не более половины площади , занимаемой помидорами и огурцами . Дачникам не хочется тратить на 
8 подготовку почвы слишком много времени . Известно , что на вскапывание и подготовку почвы к посадке картофеля уходит 10 мин ./ м 2 , огурцов и помидоров – 20 мин ./ м 2 , клубники – 25 мин ./ м 2 , зелени – 18 мин ./ м 2 . Однако работа с клубникой очень приятна , поэтому время на обработку почвы для неё рассматривается как праздник (и потому даже мысленно вычитается из всего времени , потраченного на обрабо тку почвы ) . Как за минимальное время дачники могут обеспечить себе сбалансированное питание? Задача 3 . После получения долгожданной зарплаты семья собирается поехать на мелкооптовый рынок за мясом . В семье (муж , жена и мать жены) из мяса готовят пельмени , котлеты , голубцы и гуляш . У каждого члена семьи – свои соображения о том , на какие блюда лучше использовать мясо . Муж хочет , чтобы на голубцы пошло не менее 1 кг , а на пельмени и котлеты – не более 5 кг . Жена считает , что на пельмени и голубцы нужно выдел ить не менее 4 кг , а на гуляш – как минимум в два раза меньше , чем на пельмени . Её мама хочет на котлеты выделить минимум 2 кг , а на голубцы не более 3 кг . Все они согласны в том , что на котлеты и пельмени нужно отвести не меньше половины всего мяса . Так как мясо в наше время дорогое , то не хочется покупать лишнего мяса . Сколько его купить , чтобы удовлетворить все пожелания всех членов семьи? Задача 4 . Строительное предприятие перевозит водным транспортом четыре вида продукции – сыпучие материалы (песок и щебень) и несыпучие (кирпич и строительные блоки) . Перевозки производятся на судне - сухогрузе , который имеет два отсека – для сыпучих грузов и для несыпучих . Стоимость перевозки сухогрузов за один рейс : одной тонны кирпича – 7 у . е . (условных единиц , т . е . долларов) , строительных блоков – 8 у . е ., песка – 3 у . е ., щебня – 2 у . е . Общий вес сыпучих грузов не должен превосходить 65 тонн , а несыпучих – 70 тонн , общий вес всего груза не должен превосходить 120 тонн . При этом разница в загрузке двух отсеков для соблюдения баланса судна не должна превосходить 10 тонн . За один рейс обязательно нужно перевезти не менее 5 тонн щебня . Как выбрать наиболее прибыльный состав груза? Задача 5 . Город Пожарск расположен вокруг озера Пожарского . Горо д разбит на 5 районов , каждый из которых примыкает к озеру , а их площади соответственно 7 . 2 км 2 , 8 , 6 , 8 . 8 и 10 кв . км (перечисление – по часовой стрелке вокруг озера) . В каждом районе имеется своя пожарная часть . Известно , что площадь эффективного воздействия одной пожарной маш ины при пожаре составляет 0 . 1 га = 0 . 001 км 2 . В случае массового возгорания в одном районе тушением должно быть охвачено не менее 2 % территории района , причём возможно привлечение всех пожарных машин из двух соседних районов . Каково должно быть минимальное количество пожарных машин в Пожарске? 
9 Задача 6 . В магазине организована продажа джинсов пяти марок – “ Motor ”, “ Cross ”, “ Dallas ”, “ Levi ’ s ” и “ GAP ” Магазин не имеет складского помещения , весь товар завозится с оптовых складов раз в 3 дня и помещается на по лках . На полках можно разместить не более 2000 джинсов (с учётом остатка от прошлого завоза) . Джинсы “ Motor ” и “ Cross ” доставляются с одного склада на машине , которая может вместить не более 1300 джинсов . В последнее время участились кражи джинсов марки “ G AP ” (самых дорогих) , поэтому решено разместить их на отдельных полках в количестве не более 300 шт . Из статистической обработки данных о продажах выяснено , что джинсов марок “ Cross ” и “ Dallas ” за три дня продаётся не менее 700 шт . В ближайшем будущем ожида ется прибытие на склады крупных партий джинсов марок “ Motor ” и “ Dallas ”, поэтому решено , что в рекламных целях доля продажи этих джинсов должна составлять не менее 50 % от продажи всех остальных марок . Определить количество заказываемых на складах джинсов , при котором магазин может получить максимальную прибыль (пропорциональную стоимости проданного товара) . Известно , что цены (за 1 джинсы) таковы : “ Motor ” – 30$, “ Cross ” – 38$, “ Dallas ” – 38$, “ Levi ’ s ” – 44$, “ GAP ” – 50$. Задача 7 . Планируется покупка книг для семейной библиотеки . Муж читает только классическую прозу и фантастику , жена – стихи (классику) , старший сын – фантастику , а младшему сыну собираются покупать энциклопедии . Муж хочет , чтобы из купленных книг не менее 10 были для него , причём и муж и же на рассчитывают от 2 до 7 книг для чтения каждый . Жена надеется , что и классическая проза ей тоже будет интересна , поэтому она согласна купить поэзии не более того количества , в котором будет куплена прозаическая классика . Также договорились , что книг , кот орые собираются читать муж и старший сын , будет ровно половина от общего числа купленных книг . Всего собираются купить не более 30 книг . Стоимость книг (в среднем) : – классическая проза – 30 руб . и стихи – 20 руб .; – фантастика – 15 руб .; – энциклопедии – по 70 руб . Сколько и каких книг нужно купить , чтобы с минимальными расходами удовлетворить пожелания всех членов семьи? Задача 8 . Стоимость газеты “ МК ” – 0 . 7 р ., “ АиФ ” – 1 . 5 р ., “ Из рук в руки ” – 5 р ., а “ Приглашаю на работу ” – 2 р . за один экземпляр . Торговая точка в день продаёт не более 200 экземпляров “ МК ” и не более 100 экземпляров “ АиФ ”. Газет “ Из рук в руки ” и ” Приглашаю на работу ” всего покупают не менее 200 экземпляров , но и не более 300 экземпляров . Из - за определённых обязательств перед издат ельствами число заказываемых торговой точкой газет “ МК ’ и “ Из рук в руки ” должно быть больше или равно числу заказов на остальные две газеты . 
10 Прибыль торговой точки пропорциональна стоимости всех проданных газет . Определить , при каком соотношении заказанн ых газет их продажа наиболее выгодна . Задача 9 . Смок Белью собрался в поход из Доусона на Нежданное озеро . Так как в походе запасы пополнить будет негде он решил обеспечить себя провизией ещё в Доусоне . Его обычное меню составляют рыба (цена в Доусоне 1 . 5 $ за фунт) , мясо (2 . 3 $ за фунт) , сало (1 $ за фунт) , бобы (0 . 8 $ за фунт) и лепёшки (0 . 5 $ за фунт) . По опыту предыдущих походов он знает , что стоит придерживаться определённых соотношений между продуктами . Рыбы и сала надо взять в сумме не более 50 фунтов , мяса и бобов – не менее 10 фунтов , лепёшек и рыбы – не менее 32 фунтов , мяса и лепёшек – не менее 14 фунтов , а рыбы и мяса – не менее 50 фунтов . Смок сильно стеснён в средствах и хочет знать , какой суммы ему будет достаточно для обеспечения себя провизией . Задача 1 0 . Поверхность ювелирного изделия составляет 400 см 2 . Основной узор занимает 100 см 2 , а площадь неукрашенных полей – тоже 100 см 2 . На оставшуюся часть поверхности необходимо нанести инкрустацию топазами , сапфирами , золотой протяжкой и серебряной чеканкой . При этом топазы должны занимать площадь не менее 80 см 2 и не более 100 см 2 . Сапфиры должны по эстетическим соображениям занимать площадь не более 2 5% от площади , занимаемой топазами , но и не менее 10 см 2 . Площадь золотой инкрустации не должна бы ть более 10 см 2 , а площадь серебряной чеканки не менее площади , занимаемой сапфирами и не менее удвоенной площади золотой чеканки , но в то же время и не более 50 см 2 . Необходимо определить минимальное время , необходимое для инкрустации изделия , если извест ны затраты времени на каждую операцию : на установку топазов – 20 мин ./ см 2 , установку сапфиров – 25 мин ./ см 2 , на покрытие золотом – 120 мин ./ см 2 , на покрытие серебром – 100 мин ./ см 2 . Задача 1 1 . Фирма специализируется на разработке и установке компьютерных сетей четырёх разных классов . Данные о параметрах пр о цесса разработки и установки этих сетей приведены в таблице : Название проекта сети Затраты на установку сети , $ Время на планирование сети, дни Время на покупку оборудования, дни Время, нео бходимое для установки, дни Время на тестирование , дни Стоимость проекта , $ Local 4000 2 3 3 2 6000 Corporate 7500 4 5 7 4 8000 Regional 12400 8 9 18 6 17000 Global 23700 16 13 30 10 45000 Средства фирмы , задействованные в течение года для установки сетей , не могут превосходить 500000 $. 
11 По условиям функционирования фирмы имеются ограничения на время планирования сетей – не более 50 дней , на закупку оборудования – не более 52 дней , на установку сетей – не более 110 дней , на тестирование сетей – не бол ее 40 дней . Нужно выяснить , при каком количестве устанавливаемых сетей разных типов прибыль (пропорциональная стоимости выполненных проектов) фирмы будет максимальна . Задача 1 2 . Ателье шьёт обмундирование для военных – костюмы летние полевые , костюмы зим ние полевые , мешки спальные и фуражки летние . На складе имеется запас фурнитуры – ткань , пуговицы , нитки , тесьма х / б , ткань подкладочная , ватин . Возникла необходимость освободить складские помещения . Что и в каких количествах нужно изготовить , чтобы получи ть максимальную прибыль? Каждого изделия должно быть не менее 5 шт . (минимальный заказ) , расход материалов и цены приведены в таблице : Расход фурнитуры Костюм летний Костюм зимний Мешок спальный Фуражка летняя Ресурс Ткань (м) 6 . 04 6 . 5 3 . 9 0 . 45 2000 Пуговицы (шт . ) 37 45 7 2 1000 Нитки (м) 600 650 500 45 18000 Тесьма х / б (м) 1 .76 1 . 85 3 . 1 0 600 Ткань подкладочная (м) 0 7 . 3 8 . 4 0 1600 Ватин (м) 0 6 . 9 4 . 4 0 1000 Продажная цена (руб . ) 125 250 112 11 Примечание: (м) – обозна чение единицы измерения – погонный метр Задача 1 3 . В проектную организацию поступил заказ на разработку свайного основания под нагрузку 5000 тонн . У подрядчика в данное время было всего 4 типа забивных свай , причём на складе он одновременно может размести ть не более 100 свай . Параметры свай следующие : Тип сваи Сечение (см х см) Длина (м) Воспринимаемая нагрузка (тонн) Время забивания (часы) Стоимость (1984г.) (руб.) Площадь сечения (м 2 ) Удельная нагрузка (т / м 2 · м) 1 - й 25 х 25 10 40 0 . 25 120 0 . 0625 64 2 - й 35 х 35 10 60 0 . 4 180 0 . 1225 49 3 - й 30 х 30 12 60 0 . 33 110 0 . 09 55 . 5 4 - й 35 х 35 12 80 0 . 6 200 0 . 1225 54 . 4 Заказчиком были высказаны несколько дополнительных условий . Воспринимаемая нагрузка свайного основания не должна быть меньше 5000 тонн . Время и зготовления свайного основания не должно быть более 50 часов . Удельная нагрузка на единицу площади не должна превышать 60 т /м2 · м . Площадь фундамента должна быть не более 10 м 2 . При этом необходимые сваи нужно заказать заранее и разместить на складе (вмещаю щем не более 100 свай) . Определить минимально возможную стоимость заказа . 
12 Задача 1 4 . В библиотеке работают 6 пожилых уборщиц . Каждая из них по своим физическим возможностям и состоянию здоровья может выполнять только определённые виды работ , причём с опре делённой производительностью . Площадь каждой из работ известна . Нужно добиться минимума времени на уборку помещений . ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БАБУШЕК , м 2 / мин . Баба Аня Белла Петровна Баба Варя Баба Галя Домна Ивановна Евгения Карловна Площадь работ Мытьё ок он 2 0 0 1 0 0 46 Мытьё полов 0 1 0 0 0 0 300 Протирка столов 0 0 2 0 0 . 2 1 50 Чистка дорожек 0 0 0 2 0 4 100 Задача 1 5 . На оптово - закупочную базу , специализирующуюся на торговле канцелярскими принадлежностями , в самом конце рабочего дня , когда до выключения подъёмных лифтов оставалось всего 15 минут , прибыли три машины с тетрадями общими , тетрадями тонкими и с тушью . Начальство требует немедленно начать разгрузку , так как покупатель сейчас ждёт 10 коробок тонких тетрадей , причём уже сегодня требует ся выставить образцы привезённого товара . Одновременно с этим сотрудники соседней фармацевтической фирмы предлагают хорошо подзаработать , выгрузив из их машины от 6 до 18 коробок медикаментов . Разгрузка производится с помощью трапов (приспособлений для тра нспортировки коробок) , которых имеется в наличии только пять . Работа на свою фирму Подработка Тетради тонкие Тетради общие Тушь Лекарственные препараты Время разгрузки одной коробки, сек. 10 15 5 25 Общее время на разгрузку 15 минут Максимальное до пустимое количество коробок на трапе 48 36 400 6 Свободных трапов 5 Расценки на разгрузку, руб./коробку 1000 1000 50 2000 Желание подзаработать на соседней фирме наталкивается на возражения со стороны своего непосредственного начальника , кот орый требует разгружать свой товар . Поэтому на разгрузку канцелярских принадлежностей придётся отвести времени не больше , чем на лекарства . При этом выясняется , что разгрузка туши сегодня не очень актуальна , поэтому её нужно разгрузить не более половины от числа коробок с тонкими тетрадями . Сколько и какой товар надо разгружать , чтобы получить максимум дохода за эти 15 минут . 
13 Задача 16 . Владелец клуба дрессировки собак дал объявление о записи в группы по дрессировке по следующим видам дрессировок : IPO ( защитно - караульная по европейским стандартам) , ЗКС (защитно - караульная служба по российским стандартам) , ОКД (общий курс дрессировки) , ТХ (курс собак - телохранителей) . Звонки поступили от владельцев 4 пород собак : ротвейлеров – 37 звонков , немецких о вчарок – 36 , колли – 25 , кавказских овчарок – 12 . По курсу IPO за одну дрессировку инструктор по ротвейлерам может работать только с 3 собаками , инструктор по немецким овчаркам – с 3 - мя , а с колли и кавказскими овчарками дрессировки по IPO не проводятся . П о курсу ЗКС за одну дрессировку инструктор по ротвейлерам может работать с 3 собаками , инструкторы по немецким овчаркам и по кавказским овчаркам – с 2 собаками каждый , c колли дрессировка по ЗКС не производится . По курсу ОКД за одну дрессировку инструктор по ротвейлерам может работать с 4 собаками , инструкторы по немецким овчаркам и по колли могут поработать с 5 собаками каждый , с кавказскими овчарками дрессировки по курсу ОКД не проводятся . По курсу ТХ инструкторы по ротвейлерам и по немецким овчаркам мо гу т за одну дрессировку работать с 4 собаками каждый , инструктор по кавказским овчаркам – с 3 собаками , с колли дрессировка по ТХ не проводится . Прибыль от одной дрессировки по курсу IPO – 20 $, по курсу ЗКС – 32 $, по ОКД – 45 $, по ТХ – 24 $. Дрессировки про водятся на двух площадках ( IPO и ОКД на одной , а ЗКС и ТХ – на другой) . Это вызвано наличием на площадках определённого необходимого для данного типа дрессировки оборудования . По условиям аренды на площадке для IPO и ОКД в день можно проводить не более 6 д рессировок , а на другой площадке – не более 4 . Определить , сколько дрессировок и по какому курсу проводить для получения максимального дохода . Задача 17 . Книготорговая фирма собирается , имея в своём распоряжении 100000 руб ., издать три книги – “ Французско - русский словарь ”, учебник “ Немецкий язык для всех ” А , Н . Попова и приложение к нему – “ Ключи ”, а также взять на реализацию краткий учебник “ Немецкий за 13 дней ” того же А . Н . Попова . Затраты на издание (в расчёте на 1 экз . ) составляют 8 руб ., 2 руб . и 5 р уб . соответственно . Затраты на перевозку из типографии : 1 руб . для словаря , 0 . 9 руб . для учебника . “ Ключи ” весьма компактны и перевозятся вместе с учебником , поэтому на стоимость перевозки не влияют . Доставка из другой фирмы краткого учебника обходится в 1 . 3 руб . за 1 экз . На перевозки выделено дополнительно 20000 руб . Чтобы типография заключила контракт , общий тираж не должен быть меньше чем 22 тыс . экз . Учебник издаётся повторно , поэтому рискованно издавать его тиражом более 15 тыс . экз . “ Ключей ” должно б ыть издано не больше , чем обоих учебников . 
14 Краткий учебник – новая книга , её рискованно брать более чем 1 / 8 от тиража полного учебника . Имеются также дополнительные расходы (перевозка на рынок , доставка клиентам и др . ) , которые составляют 1 руб . на 1 экз . полного учебника и словаря , 2 руб . для “ Ключей ” и 3 руб . для краткого учебника . Нужно минимизировать эти дополнительные расходы выбором оптимальных тиражей книг . Задача 18 . Только что организованный яхт - клуб “ Пижон ” собирается закупить несколько катеров и яхт . Правление клуба санкционировало закупку 20 катеров и яхт . Продавцами предлагается 3 вида яхт и один вид катера . Модель Длина (м) Объём бензобака (л) Стоимость в $ Количество мест Ширина (м) Катер KRS - 15L 15 50 90000 2 3 Яхта YT - 25L 25 90 250000 6 6 Яхта YT - 35S 40 150 400000 8 8 Яхта YTM - 50L 50 210 600000 15 16 Длина выделенного под модели яхт класса “ Люкс ” (это YT - 25 L и YTM - 50 L ) причала ограничена не более 300 м . Цистерна с горючим для обслуживания купленных катеров и яхт рассчитана на 2000 литров . Число членов по организационным соображениям не должно превышать 100 членов плюс 12 членов правления , но и не должно быть меньше 100 человек (по уставу клуба) . Как организовать закупки? Задача 19 . Проектируется бак - кессон крыла самолёта . Он состои т из уголков (26 штук) , гнутиков (14 шт . ) , нервюр (7 шт . ) , лонжеронов (2 шт . – передний и задний) , дополнительных лонжеронов (6 шт . ) , обшивки (2 шт . – верхняя и нижняя) . По ТУ заданы определённые ограничения на веса компонент . Вес уголков , гнутиков , нервюр и дополнительных лонжеронов с запасом в 10 кг не должен превышать общего веса обшивок (верхней и нижней) . Для стапельных работ необходимо , чтобы вес нервюр , дополнительных лонжеронов и гнутиков был не более 20 кг . Вес каркаса одного отсека (две нервюры и один дополнительный лонжерон) должен составлять 10% от веса одной обшивки . Вес основных и дополнительных лонжеронов не может быть менее 30 кг . Необходимо найти согласованные веса составляющих так , чтобы общий вес пустого бака - кессона крыла самолёта был мин имален . Задача 2 0 . Студент 5 - го курса решил в свободное от учёбы время завести своё дело – открыть бар . После аренды помещения и получения лицензии у него осталось 2000 $. Эти деньги ему необходимо распределить наиболее эффективно на оформление зала , рекла му , оборудование кухни и покупку 
15 напитков . Он считает , что реклама полезна и решил потратить на неё не менее 100 $, но тратить более 500 $ ему жалко . На первоначальную закупку напитков нужно не менее 200 $. Закусочную он устраивать не собирается , поэтому на о борудование кухни готов потратить лишь от 200 $ до 500 $. Опытные друзья подсказали ему , что на оформление зала и закупку напитков нужно выделить в 3 – 4 раза больше средств , чем на рекламу , а на оборудование кухни в баре его класса нужно тратить на 400 $ мен ьше , чем на начальный набор напитков . Ему известно , что вложенный в рекламу 1 $ даёт 4 $ прибыли , а вложенный в оформление зала – 2 $ прибыли . Продажа напитков даёт доход 50 %. Вложение 1 $ в кухню даёт 1 . 3 $ прибыли . Как распределить затраты для получения макси мума прибыли на первых порах? Задача 2 1 . В парикмахерской “ Галатея ” клиентам оказываются следующие услуги : стрижка (мужская и женская) , химическая завивка , бритьё , окраска волос . В салоне работает 4 мастера , навыки которых в оказании этих услуг различны , поэтому они тратят на них различное время . Общий фонд времени работы каждого мастера в этом салоне по условиям договора с ними ограничен . Общее количество услуг должно быть , по требованию администрации , не менее 12 в день . Нужно выяснить , какова может быт ь максимальная выручка салона за день при известных расценках на каждый вид услуг . Стрижка , время в час . Бритьё , время в час . Химическая завивка, время в час. Окраска волос, время в час. Фонд времени , час . Мастер Иванов 0 . 4 0 . 5 1 0 . 8 9 Мастер Петрова 0 . 4 0 . 4 1 . 2 0 . 9 10 Мастер Сидорова 0 . 3 0 . 45 1 1 12 Мастер Кузнецова 0 . 2 0 . 3 1 . 3 0 . 7 12 . 5 Стоимость , руб . 35 20 90 20 Задача 2 2 . На складе мебельной фабрики имеется 4 вида плит из ДСП , имеющие разные габаритные размеры . Из этих плит изготавливают 4 в ида изделий (перечисленные в таблице) для производства столов , шкафов и другой продукции . Для разных плит существуют свои способы раскроя , дающие разное количество изделий . Тип плит Крышки стола, двери, верх. и нижн. панели шкафов Боковые панели стола Б оковые панели шкафа Полки шкафа 1 5 3 4 3 2 4 3 1 2 3 0 5 2 4 4 7 0 3 0 
16 Стоимость панелей 1 - го , 2 - го , 3 - го и 4 - го типов соответственно 100 руб ., 80 руб ., 50 руб .. 60 руб . На складе не все плиты можно разместить в неограниченном количестве , а именно : плит типа 1 – не более 60 штук , а типа 2 – не более 50 шт . Требуется выпустить 700 крышек для столов , дверей , верхних и нижних панелей шкафов , 200 боковых панелей стола , боковых панелей шкафа можно выпустить 300 шт . и более (так как их можно использовать д ля производства других изделий) , а полок шкафов не нужно более 250 шт . , так как они будут поступать и с других производств . Сколько и каких плит нужно заказать для выполнения заказов с минимальными затратами? Задача 2 3 . Стандартом предусмотрено , что октан овое число автомобильного бензина А - 76 не должно быть ниже , чем 76 , а содержание серы в нём не должно превосходить 0 . 3 %. Для изготовления этого бензина используется смесь их 4 компонентов I , II , III и IV , имеющих разное октановое число и содержание серы : I II III IV Октановое число 68 72 80 80 Содержание серы ,% 0 . 35 0 . 35 0 . 3 0 . 2 Ресурсы , тонн 700 600 500 300 Себестоимость , руб . 40 45 60 90 Сколько и какого компонента нужно использовать для получения бензина А - 76 с минимальной себестоимостью? Задач а 24 . Фирма специализируется на разработке и установке компьютерных сетей . Необходимо выбрать типы устанавливаемых операционных систем для получения наибольшей прибыли . Название операционной системы Время, необходимое для установки, раб. час. Время работы привлекаемых специалистов, раб. час. Время работы подрядчика, раб. ч ас. Цена установки , $ Microsoft NT Server 12 1 2 120 Novell Netware 14 2 2 150 IBM LAN Server 16 0 2 170 UNIX NFS 24 5 3 200 Время на установку программного обеспечения ограничено и составляет 2000 часов в год , время привлекаемых со стороны специалистов ограничено по финансовым соображениям и составляет не более 350 час . В год . Время работы подрядчика согласно соглашению должно составлять не менее 200 часов в год . Согласно курсу руко водства фирмы , дающего предпочтение развитию коммуникационных систем на базе ОС UNIX , производится искусственное занижение числа других ОС – их должно быть не более 50 . В соответствии с дилерским соглашением фирма обязана устанавливать не менее 50 копий ОС UNIX . Из - за жестокой конкурентной борьбы между 
17 компаниями Microsoft и IBM и проводимой ими вследствие этого дилерской политики количество устанавливаемых копий ОС этих фирм должно быть равным . Установка ОС Novell Netware производится для поддержания рабоч их станций UNIX и потому число этих ОС должно быть от ¼ до 1 / 5 от числа систем UNIX . Задача 2 5 . В агентство по торговле недвижимостью обратилось СП “ Crocodile ”, желающее купить квартиры своим сотрудникам . Филиалы СП находятся в разных районах Москвы (Кут узовский проспект , Коньково , Митино , Текстильщики) , поэтому квартиры предполагается покупать именно в этих районах . Агентство предоставило следующую информацию о стоимости квартир в этих районах (в тысячах $ ) . Виды квартир Кутузовский проспект Коньково Ми тино Текстильщики Прибыль агентства Одно комнатная 60 50 40 35 3 2 - х комнатная 100 75 60 50 5 3 - х комнатная 150 90 75 65 7 4 - х комнатная 180 110 95 80 10 На покупку квартир СП готово израсходовать в этих районах соответственно не более 700 тыс .$, 550 тыс ., 400 тыс . и 250 тыс .$, всего не более 2 млн . $. Для всех филиалов числа одно - , двух - , трёх - и четырёх - комнатных квартир должны быть одинаковыми (для соблюдения равенства интересов филиалов) . Необходимо приобрести не менее 5 двух - и трёхкомнатных ква ртир (в сумме) , а число 4 - х комнатных не должно превышать числа однокомнатных . Агентство хочет выполнить заказ с максимальной для себя прибылью . Задача 26 . В меню столовой 5 блюд , которые изготавливаются из 5 видов продуктов (картофель , мясо , вермишель , р ис , овощи) , вода в неограниченном количестве , соль и специи по вкусу . Нормы продуктов на каждое блюдо следующие : Кол - во единиц продукта на 100 порций Кладовая , холодильник Суп мясной Суп овощной Картоф. п юре с мясом Плов Салат Картофель 20 20 10 0 0 40 10000 Мясо 40 0 40 30 20 9000 Вермишель 15 15 0 0 0 2000 
18 Рис 10 0 0 100 0 5000 Овощи 0 30 0 0 30 2500 В последней колонке таблицы указано максимальное количество продуктов , которое может быть размещено в кладовой и холодильнике . Картофельное п юре с мясом посетители потребляют в день не более 500 порций , супа мясного не более 450 порций , плов едят в 2 раза и менее раза чаще картошки . Каждый день в столовую приходит группа вегетарианцев , которые съедают 300 порций овощного супа и 450 порций салат а . Нужно из имеющихся продуктов приготовить максимальное число порций (с учётом всех ограничений) . Задача 27 . ТОО специализируется на продаже молочных продуктов (молоко , йогурт , творог , масло) . Продукция заказывается на одном московском заводе , имеются за траты на транспортировку к месту продажи . Для закупки предусмотрен фонд 1550 руб ., имеются также ограничения сверху по отдельным видам расходов . ПРОДУКТЫ Закупочная цена , руб . Транспортные расходы , руб . Зарплата продавца , руб . Налог , руб . Доход , руб . Мол око 3 0 . 4 0 . 7 0 . 1 0 . 4 Йогурт 4 0 . 3 0 . 4 0 . 2 0 . 2 Творог 6 0 . 6 0 . 4 0 . 1 0 . 1 Масло 5 0 . 8 0 . 2 0 . 4 0 . 2 Фонд , руб . 1550 175 180 45 В киоске , где продаётся товар , имеется два холодильника . Первый предназначен для хранения молока и йогурта , его вместимость 200 пакетов , второй – для творога и масла , его вместимость 150 пачек . Какова может быть максимальная прибыль с одной партии товара? Задача 28 . Для производства сэндвичей (биг - маков , чизбургеров , гамбургеров , двойных гамбургеров и филе - о - фиш) и пирожков в рес торане “ Макдональдс ” используют оборудование – биг - маковский тостер , стандартный тостер , гриль и фритюрницу . Чтобы определить оптимальный режим выхода сотрудников на работу , нужно выяснить загруженность оборудования для каждого часа . Ниже приводятся фактич еские данные на период от 17 . 00 до 18 . 00 . Используемое оборудование Биг - мак , шт . Чизбургер , гамбургер , шт . Филе - о - фиш , шт . Чизбургер , двойной гамбургер , шт . Пирожки , шт . Тостер биг - маков 250 0 0 0 0 Тостер станд . 0 504 252 200 0 Гриль 252 504 252 0 0 Фритюрница 0 0 0 200 216 Предполагаемо е 1000 2000 1000 800 800 
19 число в этот час Площадь для оборудования выделена ограниченная – 9 . 5 м 2 . Для одного тостера необходимо 0 . 75 м 2 площади , для гриля – 0 . 75 м 2 , а для фритюрницы – 0 . 15 м 2 площади . Над кажды м грилем и фритюрницей обязательно должны стоять фильтры . Возможности вентиляции не позволяют установить более 10 фильтров . 3 . 3 . Методические указания к решению задач к онтрольной работы Методические указания будут показаны в виде примеров решения задач . Излож е ние примеров будет подчинено требованиям к содержанию решения задачи , изложенному в п . 3 . 1 . Алгоритм решения задач симплекс - методом очень наглядно и доступно изложен в §2 . 6 учебного пособия [2]. Задача 1 1 . Постановка задачи На российском рынке продаются растворимые соки (порошки) фирм Zuko , Yupi и Invait . Отпускные цены на них – соответственно 2 .5, 1.5 и 1.8 рублей . Количество порошков , продаваемых в одной торговой точке в день , не более 150 шт . Организация , занимающаяся оптовой торговлей , уста новила следующие условия : – оптовая закупка Zuko – от 3000 до 10000 шт .; – оптовая закупка Yupi и Invait – не менее 1000 шт . Как достичь максимума дохода одной торговой точки при ежемесячной оптовой закупке товара? В соответствии с заданием в качестве цел евой функции следует во с пользоваться доходом одной торговой точки при ежемесячной оптовой закупке товара , который реализовывается в течение месяца . Поставленная цель должна быть достигнута при соблюдении заданных условий решения задачи , которые должна со держать математическая модель . Для формализации и решения задачи располагаем следующими исхо д ными данными и искомыми результатами : n – количество искомых переменных задачи ; n j , 1 = – порядковые номера искомых переменны х ; n j x j , 1 , = – искомы е объём ы оптовой месячной закупки соков j для торговой точки , шт . 2 . Формирование экономико - математической модели Экономико - математическая модель задачи выглядит следующим обр а зом : 
20 максимизировать 3 2 1 x x x L + + = (1) при условиях : 30 * 150 3 2 1 ᆪ + + x x x (2) 3000 1 ᄈ x (3) 10000 1 ᆪ x (4) 1000 3 2 ᄈ + x x (5) 3 , 1 , 0 = ᄈ j x j (6) Физический смысл модели : (1) – целевая функция , имеющая следующее содержание : прибыль от реализации месячной оптовой закупки соков торговой точки должна быть максимальной ; (2) – сум марная месячная закупка соков торговой точкой должна быть не больше возможной с учётом суточной реализации в 150 шт . ; (3) – закупаемое количество соков фирмы Zuko не должно быть меньше минимально возможного ; (4) – закупаемое количество соков фирмы Zuko не должно быть больше максимально возможного ; (5) – закупаемое количество соков фирм Yupi и Invait должно не меньше заданного минимально возможного ; (6) – искомые количества закупок соков фирм неотрицательны . 3. Запись модели в стандартной форме Преобразу ем ограничения модели типа « ᄈ » в « ᆪ » умножением левой и правой частей ограничений на величину 1 - . Тогда математическая модель примет вид : max x x x L ᆴ + + = 3 2 1 при условиях : 4500 3 2 1 ᆪ + + x x x 3000 1 - ᆪ - x 10000 1 ᆪ x 1000 3 2 - ᆪ - - x x 3 , 1 , = j x j В ограничения типа “ ᆪ ” необходимо добавить дополнительны е пер е менные 4 , 1 , = i y i . 
21 Модель задачи будет выглядеть так : max x x x L ᆴ + + = 3 2 1 при условиях : 4500 1 3 2 1 ᆪ + + + y x x x 3000 2 1 - ᆪ + - y x 10000 3 1 ᆪ + y x 1000 4 3 2 - ᆪ + - - y x x 4 , 1 , ; 3 , 1 , = = i y j x i j Стандартная форма записи модели max x x x L ᆴ - - - - = ) ( 0 3 2 1 при условиях : ) ( 4500 3 2 1 1 x x x y + + - = ) ( 3000 1 2 x y - - - = ) ( 10000 1 3 x y - = ) ( 1000 3 2 4 x x y - - - - = 4 , 1 , ; 3 , 1 , = = i y j x i j Стандартная таблица симплекс - метода представлена в табл . 2 . 4. Поиск опорного решения Поиск опорного решения выполнен итерациями , представленными в табл . 3 – 4 . Пр оизведён обмен переменных при наличии отрицательных свободных членов . Таблица 3 Стандартная таблица симплекс - метода на первой итерации поиска опорного решения 2 y b Свободный член 1 x 2 x 3 x L 0 7500 - 2 ,5 - 1,5 0 - 1,8 0 - 2 , 5 1 y 4500 1 1 1 
22 - 3000 1 0 0 1 x ᆱ 2 y - 3000 3000 - 1 - 1 0 0 0 0 3 y 10000 - 3000 1 0 0 0 0 1 4 y 6000 0 0 0 0 0 0 0 Табл и ца 4 Вторая итер ация поиска опорного решения b 4 y Свободный член 2 y 2 x 3 x L 7500 1500 - 2,5 0 - 1,5 - 1,8 1,5 - 1,5 1 y 1500 - 1000 1 0 1 1 - 1 1 1 x 3000 0 - 1 0 0 0 0 0 3 y 7000 0 1 0 0 0 0 0 2 x ᆱ 4 y - 1000 1000 0 0 - 1 - 1 - 1 1 В таблице 5 все свободные члены положительны . Опорное решение следующее : соков фирмы Zuko можно было бы закупить в количестве 1 x 3000 = шт., фирмы Yupi 2 x 1000 = шт ., фирмы Invait 3 x 0 = шт . При этом доход от закупл е нных соков составил бы 9000 руб ., что не является оптимальным результатом , т . к . в стр оке целевой функции (табл . 5 ) есть отрицательные коэффициенты . Поиск решения следует продолжить . 5. Нахождение оптимального решения В таблицах 5 – 7 осуществлён поиск оптимального решения . Таблица 5 Опорное решение и п ервая итерация поиска оп тимального решения b 1 y Свободный член 2 y 4 y 3 x L 9 0 00 1 250 - 2 , 5 2 , 5 - 1,5 - 0 ,3 0 2,5 2 y 1 y 500 1 0 - 1 - 1 1 
23 ᆱ 500 1 1 0 1 x 3000 500 - 1 1 0 0 0 1 3 y 7000 - 500 1 - 1 0 0 0 - 1 2 x 1000 0 0 0 - 1 1 0 0 Таблица 6 Вторая итерация поиска оп тимального решения b 2 x Свободный член 1 y 4 y 3 x L 10250 300 2 ,5 0 1,0 - 0,3 - 0,3 0,3 2 y 500 0 1 0 1 0 0 0 1 x 3000 500 1 0 1 0 0 0 3 y 6500 0 - 1 0 - 1 0 0 0 3 x ᆱ 2 x 1000 1000 0 0 - 1 - 1 1 Таблица 7 Оптимальное решение задачи Так как все коэффициенты в строке целевой функции положительны , налицо в соответствии с признаком оптимизации при м аксимизации целевой функции) в табл . 7 – оптимальное решение задачи . 6. Анализ результатов решения Суть оптимальное решение : – закупочное количество соков фирмы Zuko 3500 1 = * x шт .; – закупочное количество соков фирмы Yupi 0 2 = * x шт .; Свободный член 1 y 4 y 2 x L 10550 2 , 5 0,7 0,3 2 y 500 1 1 0 1 x 3500 1 1 0 3 y 6500 - 1 - 1 0 3 x 1000 0 - 1 0 1 
24 – закупочное количество соков фирмы Invait 1000 3 = * x шт . При этом ожидаемая прибыль от реализации соков – м аксимальна и равна 10550 = maxL руб . Задача 2 1. Постановка задачи Фирма , торгующая компьютерами , устанавли вает на них различные операционные системы (ОС) : – MS Windows 3.1 – стоимостью $80; – MS DOS 6.22 – стоимостью $60; – MS Windows 95 – стоимостью $160; – OS /2 Warp – стоимостью $130; – PC DOS – стоимостью $50. После проведения анализа продаж выяснилось , что з а один день покупатели приобретают обычно такие комбинации операционных систем : – MS DOS 6.22 + MS Windows 3.1 – не менее 50 человек ; – OS /2 Warp + MS Windows 3.1 – не менее 10 человек ; – PC DOS + MS Windows 3.1 – не более 20 человек ; – MS Windows 95 + MS DOS 6.22 – не более 200 человек ; – OS /2 Warp + MS DOS 6.22 – не менее 3 человек и не более чем 30 . Какое количество ОС нужно приобретать фирме у IBM и Microsoft (производителей этих операционных систем) , чтобы её доход от продаж мог бы быть максимален? В соответствии с заданием в качестве целевой следует во с пользоваться функцией прибыли торгующей фирмы от ежедневных продаж операционных систем фирм IBM и Microsoft . Поставленная цель должна быть достигнута при условиях ежедневной реализации систем в сочетаниях и количествах , приведённых выше . Для формализации и решения задачи располагаем следующими исхо д ными данными и искомыми результатами : n – количество операционных систем разных видов ; n j , 1 = – формальные поря дковые номера операционных систем , реализуемых в компьютерах , продаваемых фирмой , шт . 2 . Формирование экономико - математической модели Экономико - математическая модель задачи выглядит следующим обр а зом : максимизировать 5 4 3 2 1 50 130 160 60 80 x x x x x L + + + + = (1) при условиях : 
25 1 x 50 2 ᄈ + x (2) 10 4 1 ᄈ + x x (3 ) 1 x 20 5 ᆪ + x (4) 2 x 200 3 ᆪ + x (5) 3 4 2 ᄈ + x x (6) 30 4 2 ᆪ + x x (7) n j x j , 1 , 0 = ᄈ ( 8 ) Физический смысл модели : (1) – целевая функция , имеющая следующее содержание : общ ая прибыль от продаж компьютеров с встроенными операционными системами выше приведённых фирм должна быть максимал ьна ; (2) – (7) – парные суммы операционных систем в сочетаниях должны быть реализованы в количествах , не выходящих за указанные пределы ; ( 8 ) – искомые количества реализуемых операционных систем должны быть неотрицательны . При этом 1 x – количество ОС MS Windows 3.1 , 2 x – MS DOS 6.22 , 3 x – MS Windows 95 , 4 x – OS /2 Warp , 5 x – количество ОС PC DOS . 3 . Запись модели в стандартной форме Преобразуем ограничения типа « ᄈ » в ограничения типа « ᆪ » умножением левой и правой частей на - 1 . Тогда математическая модель примет симметричный вид : 5 50 4 130 3 160 2 60 1 80 x x x x x L + + + + = max ᆴ при условиях : 1 x - 50 2 - ᆪ - x 10 4 1 - ᆪ - - x x 1 x 20 5 ᆪ + x 2 x 200 3 ᆪ + x 3 4 2 - ᆪ - - x x 30 4 2 ᆪ + x x 5 , 1 , 0 = ᄈ j j x В ограничения типа “ ᆪ ” необходимо добавить дополнительные пер е менные 5 , 1 , = i i y . Стандартная форма записи модели 
26 max x x x x x L ᆴ - - - - - - = ) 5 50 4 130 3 160 2 60 1 80 ( 0 при условиях : ) 2 1 ( 50 1 x x y - - - - = ) 4 1 ( 10 2 x x y - - - - = ) 5 ( 20 3 1 x x y + - = ) 3 2 ( 200 4 x x y + - = ) 4 2 ( 3 5 x x y - - - - = ) 4 2 ( 30 6 x x y + - = 5 , 1 , 0 = ᄈ j j x ; 6 , 1 , 0 = ᄈ i i y Стандартная таблица симплекс - метода представлена в табл . 8 . Та б лица 8 Стандартная таблица симплекс - метода на первой итерации поиска опорного сечения 2 y b Свободный член 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x L 0 800 - 80 - 6 0 0 - 16 0 0 - 130 80 - 50 0 - 80 1 y - 50 10 - 1 - 1 0 0 0 0 1 0 0 - 1 1 x ᆱ 2 y - 1 0 1 0 - 1 0 0 0 0 - 1 1 0 0 3 y 20 - 1 0 1 0 0 0 0 0 - 1 1 0 1 4 y 2 00 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 5 y - 3 0 0 - 1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 6 y 30 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 4 . Поиск опорного решения Поиск опорного решения выполнен итерациями , представленными в табл . 8 – 1 1 . Таблица 9 Вторая итерация поиска опорного решения 3 y b Свободный член 2 y 2 x 3 x 4 x 5 x L 80 0 - 80 - 6 0 - 16 0 - 50 - 50 - 1 
27 800 8 0 0 0 - 80 80 1 y - 4 0 10 - 1 - 1 0 0 0 1 - 1 0 1 1 1 x 1 0 1 0 - 1 1 0 0 0 0 1 - 1 0 1 2 y ᆱ 3 y 1 0 1 0 1 0 0 0 0 - 1 - 1 1 1 4 y 2 00 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 5 y - 3 0 0 - 1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 6 y 30 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Таблица 10 Третья итерация поиска опорного решения b 5 y Свободный член 3 y 2 x 3 x 4 x 5 x L 160 0 1 80 80 0 - 6 0 - 16 0 0 - 130 60 30 0 - 6 0 1 y - 30 3 1 0 - 1 0 0 0 1 1 0 - 1 1 x 20 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 2 y 10 0 1 0 0 0 0 - 1 0 1 0 0 4 y 2 00 - 3 0 0 1 1 0 0 - 1 0 0 1 2 x ᆱ 5 y - 3 3 0 0 1 - 1 0 0 - 1 1 0 0 6 y 30 - 3 0 0 1 0 0 1 - 1 0 0 1 Таблица 1 1 Четвёртая итерация поиска опорного решен ия b 6 y Свободный член 3 y 5 y 3 x 4 x 5 x L 1 78 0 162 0 80 0 - 6 0 - 16 0 0 - 7 0 0 30 0 6 0 1 y - 27 27 1 0 - 1 0 0 1 0 1 0 1 1 x 20 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 - 1 
28 В таблице 1 2 в се свободные члены положительны . Достигнуто опорное решение , представляющее из себя следующее : 1 x 20 = шт., 2 x 30 = шт., 3 x 0 = шт ., 4 x 0 = шт ., 5 x 0 = шт . При этом прибыль фирмы, реализующей компьютеры с этими операционными системами составит 3400 руб . Результаты проверки признака на наличие оптимального решения (максимума целевой функции) свидетельствует об отсутствии требуемого (в строке целевой функции есть отрицательные коэффициенты) . Решение следует продолжить поиском оптимального решения . 5 . Нахождение оптимального решения В табл . 1 2 – 1 4 приведена процедура нахождения оптимального решения . Таблица 1 2 Опорное решение задачи и первая итерация поиска оптимального решения b 4 y 2 y 10 0 1 0 0 0 0 - 1 0 1 0 0 4 y 197 - 27 0 0 1 1 1 - 1 - 1 0 0 - 1 2 x 3 27 0 0 - 1 0 0 1 0 0 0 1 5 y ᆱ 6 y 27 0 1 0 0 0 27 0 0 0 0 Свободный член 3 y 6 y 3 x 4 x 5 x L 3400 27200 80 0 6 0 - 16 0 - 16 0 - 70 - 160 30 0 160 1 y 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 x 20 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 
29 Таблица 1 3 Вторая итерация поиска оптимального решения b 1 y Таблица 1 4 О птимально е решени е задачи 2 y 10 0 1 0 0 0 0 - 1 0 1 0 0 3 x ᆱ 4 y 170 170 0 0 - 1 - 1 1 1 - 1 - 1 0 0 2 x 30 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 5 y 27 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 Свободный член 3 y 6 y 4 y 4 x 5 x L 30 600 0 80 230 - 100 230 16 0 0 - 230 30 0 230 4 x ᆱ 1 y 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 x 20 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 2 y 10 0 1 1 0 1 0 0 - 1 1 1 1 3 x 170 0 0 1 - 1 1 1 0 - 1 0 0 1 2 x 30 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 5 y 27 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 Свободный член 3 y 6 y 4 y 1 y 5 x L 30600 310 130 16 0 230 30 4 x 0 1 1 0 1 0 1 x 20 1 0 0 0 1 1 1 
30 6 . Анализ результатов решения О п тимальное решение задачи : основные переменные – искомые количества операционных систем , которые должна приобретать фирма для последующей реализации в компьютерах с целью получения максимального дохода при их продаже : MS Windows 3.1 – 20 1 = * x шт . ; MS DOS 6.22 – 30 2 = * x ш т . ; MS Windows 95 – 170 3 = * x ш т . ; OS /2 Warp – 0 4 = * x шт .; PC DOS – 0 5 = * x шт .; дополнительные переменные (обратившие условия - неравенства м одели в равенства) : 0 1 = * y ш т . ; 10 2 = * y ш т . ; 0 3 = * y ш т . ; 0 4 = * y шт .; 27 5 = * y шт . Максимальный доход от продажи компьютеров составит = maxL 30600 руб . 3 . 4 . Подготовка задачи к решению на ЭВМ Подготовленную математическую модель ( стр . 25 ) в виде матрицы коэффициентов в ограничениях , столбца свободных членов следует перенести на лист Microsoft Excel (рис . 1 ) в ячейки C 2 : G 7 и A 2: A 7 . Ячейки C 1: G 1 должны быть проинициализированы нулём . В ячейке H 1 в режиме Excel набирается формула для определения значения целевой функции . Фо р мула целевой функции может выглядеть следующим образом (по примеру модели на стр . 2 5 ) : = 80 * C 1+ 6 0 * D 1+ 16 0 * E 1+ 13 0 * F 1 +50*G 1 2 y 10 2 1 0 1 2 3 x 170 1 0 1 1 0 2 x 30 - 1 0 0 - 1 0 5 y 27 0 1 0 0 0 
31 Рис. 1 . Подготовка исходной информации на листе Excel В ячейке B 2 следует набрать формулу для опред е ления значения л е вой части условия модели : =$C$1*C2+$D$1*D2+$E$1*E2+$F$1*F2 + $G$1*G2 С помощью процедуры «протягивания» формула ячейки B 2 копир у ется в ячейки B 3: B 7 . При этом абсолютные адреса ячеек (помеченные си м волами « $ ») остаются неизменными , а относительные адреса (без символа « $ » ) изменяются в соответствии с номером строки принадлежности фо р мулы . Так как в ячейках C 1: G 1 – нули , резул ьтаты вычислений в ячейках H 1 и B 2: B 7 (после нажатия клавиши Enter ) тоже нулевые . 3 . 5 . Получение р ешени я на ЭВМ Для решения задачи следует воспользоваться командой Поиск реш е ния всплывающего списка команд меню Сервис . На экране дисплея от о бражается диал оговое окно команды (рис . 2 ) , содержание которого , во с пользовавшись данными рис . 1 , необходимо отредактировать для решения задачи л и нейного программирования . В качестве целевой ячейки следует воспользоваться ячейкой H 1. Поскольку модель содержит максимизац ию целевой функции , необходимо поставить флажок Равной • максимальному значению . В поле Изменяя ячейки : нужно набрать диапазон ячеек C 1: G 1. Если на листе Excel ( рис . 2 ) ин и циализирована ячейка H 1, то нажатие клавиши Предположить приводит к автоматичес кому отображению диапазона ячеек $ C $1:$ G $1. 
32 » Рис. 2. Диалоговое окно процедуры Поиск решения Excel В поле Ограничения : следует отобразить типы отношений между значениями левых частей ограничений в ячейках B 2: B 7 и значениями свобо д ных членов в ограни чениях в ячейках A 2: A 7 по ограничени ям модели (рис . 1 ) . Для этого нужно нажать клавишу Добавить . При этом появится диалоговое окно (рис . 3 ) , имеющее три поля данных . В левом п о ле должен быть диапазон ячеек (либо ячейка) , содержащих (ая) значения (е) вычисляе мых (ой) левых (ой) частей (и) огр а ничений (я) (например , B 2: B 3 по примеру на стр . 25 , или B 4: B 5 , или B 6, или B 7 ) , в среднем поле нужно от о бразить знак отношения для группы ограничений или для одиночного ограничения , выбираемый из всплывающего списка отношени й , в правом поле должен быть диапазон ячеек либо ячейка , содержащи е значения свобо д ных членов ограничений (например , A 2: A 3 , или A 4: A 5, или A 6, или A 7 ). Рис. 3. Диалоговое окно процедуры Добавления ограничения Данная задача содержит две группы ограниче ний (рис . 1) типа «  » и типа «  » , одно ограничени е типа «  » , одно ограничение типа «  » , условия неотр и цательности переменных (с отношениями типа « ≥» ). Каждая из указанн ых групп готовится так же , как и первая после очередного нажатия клавиши Добавить . После подготовки последней группы ограничений в диалоговом окне (рис . 3) следует н а жать клавишу Ок . 
33 После проведения вышеизложенных операций диалоговое окно процедуры По иск решения приобретает вид , аналогичный рис . 4 . После наж а тия клавишы Выполнить задача перейдёт в режим исполнения . Рис. 4. Диалоговое окно процедуры Поиск решения задачи, подготовленной к решению По окончании решения на экране дисплея отобразится окно сообщ е ний о результатах решения (рис . 5 ) . Если система ограничений задачи ко р ректна (т . е . ограничения совместны) , целевая функция ограничена , то с о общения о результатах будут аналогичны тем , что отображены на рис . 5 . В противном случае будет сообща ться о невозможности нахождения оптимального реш е ния , что вызовет необходимость редактирования модели и исходных данных задачи . Рис. 5. Результаты решения задачи с помощью процедуры Поиск решения 3. 6 . Анализ результатов расчёта на ЭВМ 
34 При корректно сти подготовки исходных данных и математической м о дели решение задачи на ЭВМ с помощью процедуры Поиск решения одним из методов линейного программирования (симплекс - метод) гарантирует п о лучение оптимального результата (рис . 6 ) . Рис . 6 . Оптимал ь ное реше ние задачи Результаты решения задачи фиксированы на листе Excel (рис . 6 для примера модели на стр . 25 ) . Значения искомых переменных 5 1 x x  и цел е вой функции отображены в первой строке листа Excel в ячейках C 1 : H 1 соответс т венно . В ячейках B 2 : B 7 листа Excel приведены результаты вычислений левых частей ограничений ( стр . 25 ) , которые можно соотнести со значениями св о бодных членов ограничений в ячейках A 2 : A 7 и убедиться в соблюдении знаков отношений ме ж ду ними . БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1 . Ле кции по дисциплине “ Математическ о е моделирование ”. 2 . Вербицкий Г . М . Основы оптимального использования машин в строительстве и горном деле : учеб . пособие / Г . М . Вербицкий . – Хаб а ровск : Изд - во Тихоокеан . гос . ун - та , 2009 . – 108 с . Оглавление 1. ТЕМАТИЧЕС КОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА … ……………………… 3 2 . КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО КУРСУ …………… … ………… .. . 4 3 . СОСТАВ , СОДЕРЖАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ К ОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ … … ………… … …………… … … … … … .5 3 . 1 . Состав к онтрольной работы …………………………………….. 5 3. 2. Содержание задач контрольной работы по вариантам ………. 7 3 . 3 . Методические указания к решению задач к онтрольной р аб о ты … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. .. 1 9 Задача 1 …………………………………………………………..1 9 Задача 2 …………………………………………………………..24 3. 4 . Подготовка задачи к решению на ЭВМ …………..………….. 31 3. 5 . Получение р ешени я на ЭВМ …………………………………. 31 
35 3. 6 . Анализ результатов расчёта на ЭВМ …………………………. 3 4 БИБЛИО ГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …. ……………………………... 34