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METODO DE LAS DOS FASES

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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
TÍTULO: Método de las dos Fases o Técnica M
para problemas de programación lineal (PPL)
DOCENTE: NINAQUISPE SOTO MARIO EDISON
INTEGRANTES:
-
FERNANDEZ HUAMAN, ANDRE RAFAEL
-
TAFUR MENESES, ANDY
-
SEVILLANO COLINA, ARIAN ERICK
-
SANCHEZ TUCTA, ANDRES JOSUE
-
CAÑAZACA VASQUEZ, EMILY LORENA
MÉTODO
DE LAS DOS
FASES
Conceptos previos: Método de la gran M
Una variable artificial es un truco matemático para convertir inecuaciones «>=» en ecuaciones,
o cuando aparecen igualdades en el problema original, la característica principal de estas
variables es que no deben formar parte de la solución, dado que no representan recursos. El
objetivo fundamental de estas variables es la formación de la matriz identidad.
Estas variables se representa por la letra «A», siempre se suman a las restricciones, su
coeficiente es M (por esto se le denomina Método de la M grande, donde M significa un
número demasiado grande muy poco atractivo para la función objetivo), y el signo en la
función objetivo va en contra del sentido de la misma, es decir, en problemas de Maximización
su signo es menos (-) y en problemas de Minimización su signo es (+), repetimos con el
objetivo de que su valor en la solución sea cero (0).
Método de las dos fases
El Método de las Dos Fases, al igual que el Método de la M Grande, es capaz de resolver un
modelo de Programación Lineal en el cual, el origen no se encuentre como una Solución
Básica Factible. Además, también se apoya en las variables artificiales para poder solucionar
dichos problemas.
La forma de trabajar de este método, es obteniendo una solución básica factible inicial por
medio de las variables artificiales, pero a diferencia de la M Grande, lo que se hace es
removerlas del modelo a partir de "dos fases", en las cuales, la primera es la de aplicar el
Método Simplex para minimizar las variables artificiales con el fin de eliminarlas, para así
después poder trabajar con las variables de decisión, holgura y exceso en el modelo original.
VENTAJA
● Evita muchos problemas del
método de la gran M.
● Se pasa fácilmente del modelo
ampliado a la forma estándar.
● Permite encontrar una solución
no factible, no acotada,
múltiple y óptima.
DESVENTAJA
● Resulta confuso el momento en el cual
hay que cambiar de la función objetivo
modificada a la función original.
● Requiere realizar dos tablas simplex por
separado o una donde se juntan las dos
funciones objetivo.
● Es complicado o imposible visualizar lo
que está pasando en este modelo de una
forma gráfica durante la primera fase.
Fase 1:
-
Plantear el modelo en su forma estándar
-
Plantear el modelo en su forma ampliada
-
Formule un nuevo problema reemplazando la función objetivo por la suma de las variables
artificiales.
-
La nueva función objetivo se minimiza sujeta a las restricciones del problema original.
-
Si el problema tiene un espacio factible el valor mínimo de la función objetivo óptima será
cero, lo cual indica que todas las variables artificiales son cero. En este momento pasamos a
la fase 2.
Nota : Si el valor mínimo de la función objetivo óptima es mayor que cero, el problema tiene
solución no factible.
Ojo: Hay que recordar que con este método en la primera fase se debe de minimizar (ya sea un
problema de maximización o minimización), y en la segunda fase hay que hacer lo que dice
inicialmente en el problema.
Fase 2:
-
Utilice la solución óptima de la fase 1 como solución de inicio para el
problema original.
-
Elimine las columnas de las variables de holgura y la función objetivo
minimizada de la fase 1
-
En este caso, la función objetivo original se expresa en términos de las
variables no básicas utilizando las eliminaciones usuales Gauss-Jordan hasta
llegar a la solución.
Ejemplo:
FORMA CANÓNICA
FORMA ESTÁNDAR
MIN Z = 4 X1 + X2
MINI
s.a
s.a:
3 X1 + X2 = 3
Z = 4X1+X2
3X1+X2 +R1= 3
4X1+3X2 -E1+R2 =6
4X1+3X2>=6
X1+2X2+H1 =4
X1+2X2<=4
X1,X2>=0
X1,X2>=0
R= VARIABLE ARTIFICIAL
E= VARIABLE DE EXCESO
H= VARIABLE DE HOLGURA
Fase 1:
-
Formule un nuevo problema reemplazando la función objetivo por la suma de las variables
artificiales.
-
La nueva función objetivo se minimiza sujeta a las restricciones del problema original.
MINIMIZAR:
s.a:
Z = R1+R2
3X1+X2 +R1= 3
4X1+3X2 -E1+R2 =6
X1+2X2+H1 =4
X1,X2>=0
MINIMIZAR:
s.a:
Z-0X1-0X2-0E1-R1-R2 = 0
3X1+X2 +R1= 3
4X1+3X2 -E1+R2 =6
X1+2X2+H1 =4
X1,X2>=0
ECUACIÓN
VARIABLES
BÁSICAS
0
Z
1
A1
2
A2
3
H1
VARIABLES ORIGINALES
VARIABLES AGREGADAS
SOL
X1
X2
H1
E1
R1
R2
0
0
0
0
-1
-1
0
3
1
0
0
1
0
3
4
3
0
-1
0
1
6
1
2
1
0
0
0
4
-
Para formar la Solución básica factible inicial(SBF) el coeficiente de R1 Y R2 en Z deben ser 0.
-
Operación a realizar:
Fila 0 ← Fila 0 + Fila 1
Fila 0 ← Fila 0 + Fila 2
La SBF inicial es no factible porque contiene 2 variables artificiales que no forman parte de la solución del problema.
Identificamos nuestra fila y columna pivote, ya que es minimización la columna corresponde al mayor positivo, y para
la fila pivote siempre se toma el menor positivo.
ECUACIÓN
VARIABLE
S BÁSICAS
0
Z
1
A1
2
A2
3
H1
VARIABLES
ORIGINALES
VARIABLES AGREGADAS
SOL
RAZÓN O
COCIENTE
X1
X2
H1
E1
R1
R2
7
4
0
-1
0
0
9
3
1
0
0
1
0
3
3/3 = 1
4
3
0
-1
0
1
6
6/4 = 1.5
1
2
1
0
0
0
4
4/1 = 4
Entra X1
Sale A1
ECUACIÓN
VARIABLES
BÁSICAS
VARIABLES ORIGINALES
VARIABLES AGREGADAS
SOL
X1
X2
H1
E1
R1
R2
RAZÓN O COCIENTE
0
Z
0
5/3
0
-1
-7/3
0
2
1
X1
1
1/3
0
0
1/3
0
1
1/(1/3) = 3
2
A2
0
5/3
0
-1
-4/3
1
2
2/(5/3) = 6/5
3
H1
0
5/3
1
0
-1/3
0
3
3/(5/3) = 9/5
ECUACIÓN
VARIABLES
BÁSICAS
VARIABLES ORIGINALES
VARIABLES AGREGADAS
SOL
X1
X2
H1
E1
R1
R2
0
Z
0
0
0
0
-1
-1
0
1
X1
1
0
0
1/5
3/5
-1/5
3/5
2
X2
0
1
0
-3/5
-4/5
3/5
6/5
3
H1
0
0
1
1
1
-1
1
}
SBF ACTUAL
Pasamos a las fase 2, ya que:
-
La SBF actual es óptima porque Z no puede mejorarse.
-
La SBF actual es factible en el problema original porque no contiene las variables artificiales R1 y R2.
-
La SBF actual es la SBF inicial de la fase 2.
FASE 2:
-
Se utiliza la solución óptima de la fase 1 como solución de inicio para el problema original.
MINIMIZAR Z = 4X1+X2+0H1+0E1 ; MINIMIZAR Z - 4X1-X2-0H1-0E1 = 0
Para formar la SBF inicial el coeficiente de X1 y X2 en Z deben ser 0.
ECUACIÓN
VARIABLES
BÁSICAS
VARIABLES
ORIGINALES
VARIABLES
AGREGADAS
X1
X2
H1
E1
SOL
0
Z
-4
-1
0
0
0
1
X1
1
0
0
1/5
3/5
2
X2
0
1
0
-3/5
6/5
3
H1
0
0
1
1
1
-
Para formar la Solución básica factible (SBF) el coeficiente de X1 y X2 en Z deben ser 0.
-
Operación a realizar:
Fila 0 ← (Fila 0 + 4(Fila 1))
Fila 0 ← (Fila 0 + Fila 2)
ECUACIÓN
VARIABLES
BÁSICAS
VARIABLES
ORIGINALES
VARIABLES
AGREGADAS
X1
X2
H1
E1
SOL
COCIENTE
0
Z
0
0
0
1/5
0
1
X1
1
0
0
1/5
3/5
(⅗)/(⅕) = 3
2
X2
0
1
0
-3/5
-4/5
–
3
H1
0
0
1
1
1
1/1 = 1
Entra E1
Sale H1
ECUACIÓN
VARIABLES
ORIGINALES
VARIABLES
BÁSICAS
VARIABLES
AGREGADAS
SOL
X1
X2
H1
E1
0
0
-1/5
0
17/5
0
Z
1
X1
1
0
-1/5
0
2/5
2
X2
0
1
3/5
0
9/5
0
0
1
1
1
3
H1
}
Podemos apreciar que en la función objetivo ya no se encuentran valores positivos, por ende:
SOLUCIÓN ÓPTIMA:
Z= 17/5
X1= 2/5
X2= 9/5
SBF ÓPTIMA
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