Quy hoạch và quản lý nguồn nước phần 6 pdf

96 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc Bài toán tìm cực đại (5-21) có dạng: 1122 iinn F(X)cxcx cx cxmax +++++đ (5-36) Với c i là hằng số với biến thứ i. Với ràng buộc là: jj11j22jnn j g(X)axax axb;j1,m =+++== (5-37) và x i 0 với i=1, 2, , n; đEợc đEa về dạng chính tắc với hàm mục tiêu: max F(X) = min(-F(X)) tức là: 11122 iinn F(X) F(X)cxcx cx cxmin =-= đ Ví dụ: Tìm X = (x 1, , x 2 , x 3 , x 4 ) sao cho hàm mục tiêu: Z = x 1 + 2x 2 - 3x 3 + 4x 4 đ max Với các ràng buộc: 1234 1234 i xx7xx100 2x 3xx10x800 x0;i14 -++= ỡ ù +-+= ớ ù =á ợ ĐEợc đEa về dạng chính tắc nhE sau: Tìm X = (x 1, , x 2 , x 3 , x 4 ) sao cho hàm mục tiêu: Z = -x 1 - 2x 2 + 3x 5 - 4x 4 đ min Với các ràng buộc: 1234 1234 i xx7xx100 2x 3xx10x800 x0;i14 -++= ỡ ù +-+= ớ ù =á ợ 5.4.2.2. Dạng chuẩn tắc Dạng chuẩn tắc là dạng mà ràng buộc là bất đẳng thức, tức là: g(X)axax ax axb jj11j22jii jnn j =+++++Ê ; j1,m = (5-38) và x i 0 với i =1, 2, , n. Ch"ơng 5- Kỹ thuật phân tích hệ thống 97 5.4.2.3. Đ-a bài toán QHTT về dạng chuẩn tắc và dạng chính tắc + Nếu ràng buộc có dạng g j (X) b j : Nhân 2 vế của biểu thức ràng buộc với (-1), đEa bài toán về dạng chuẩn với ràng buộc dạng (5-21). + ĐEa bài toán chuẩn tắc về dạng chính tắc: Bài toán dạng chuẩn có thể đEa về dạng chính tắc bằng cách thêm các biến phụ vào vế trái của các bất đẳng thức. Có m ràng buộc bất đẳng thức sẽ có m biến phụ. Do đó dạng chính tắc mới sẽ có n + m nghiệm. Ta có: n j g(X)x0 j + += ; j1,m = (5-39) trong đó: x nj + là biến phụ; và x i 0 với i=1, 2, , n. 5.4.3. Định lý cơ bản và các định nghĩa về quy hoạch tuyến tính 5.4.3.1. Định lý cơ bản của quy hoạch tuyến tính Định lý (phát biểu cho dạng chính tắc): PhEơng án tối Eu của quy hoạch tuyến tính chứa một số biến d"ơng đúng bằng số các ràng buộc dạng đẳng thức độc lập, các biến còn lại có giá trị 0. Ví dụ bài toán QHTT có 5 biến và 3 ràng buộc nhE sau: 1122 ii55 F(X)cxcx cx cxmin +++++đ với n = 5 với các ràng buộc đẳng thức: a 11 x 1 + a 12 x 2 + + a 15 x 5 = b 1 a 21 x 1 + a 22 x 2 + + a 25 x 5 = b 2 a 31 x 1 + a 32 x 2 + + a 35 x 5 = b 3 đ Số ràng buộc m = 3 Do đó nghiệm tối Eu có 3 biến khác không, hai biến còn lại có giá trị không. Chẳng hạn nghiệm là: X(,,0,0,) * =*** . Nếu bài toán tối Eu tuyến tính dạng chính tắc có nghiệm thì nghiệm của bài toán sẽ nằm ở các điểm cực biên: các đỉnh tam giác (đối với bài toán phẳng) và đỉnh các đa giác (đối với bài toán 3 chiều) v.v Các phEơng pháp tìm nghiệm của bài toán thEờng là các phép thử dần tại các điểm cực biên. Giả sử đã dò tìm ở tất cả những điểm cực biên mà không tìm đEợc một trEờng hợp nào có x i 0 với mọi i thì bài toán là vô nghiệm. 98 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc 5.4.3.2. Khái niệm về ph-ơng án cơ sở chấp nhận đ-ợc a. Biến cơ sở (BCS) và biến tự do (BTD) Giả sử ta xét một bài toán tối Eu chính tắc có n biến số, với số phEơng trình ràng buộc đẳng thức là m. Ta gọi: ã Tập hợp các biến đEợc chọn tuỳ ý với giả thiết là x i o, với i=1 đ m, trong đó m là số các phEơng trình ràng buộc đEợc gọi các biến cơ sở. ã Tập hợp các biến còn lại x j với j ạ i, j = (n-m) đ n đEợc gọi là biến tự do. b. Ph-ơng án cơ sở Là phEơng án mà các biến tự do đEợc chọn bằng không, tức là ta giả định x j =0 với mọi j thuộc biến tự do. Giá trị của các biến cơ sở đEợc xác định theo thủ tục sau: - Chọn biến cơ sở của bài toán - Giả định các giá trị của biến tự do bằng không x j =0 với mọi j thuộc biến tự do. - Xác định giá trị của biến cơ sở bằng cách giải hệ các phEơng trình ràng buộc sau khi thay các giá trị bằng không của biến tự do vào phEơng trình. c. Ph-ơng án cơ sở chấp nhận đ-ợc Là phEơng án cơ sở có các biến cơ sở nhận các giá trị dEơng. d. Ví dụ Xét bài toán QHTT 1234 56 7 Z6x 2x5xx 4x 3x 12xmin =+-++-+đ Với các ràng buộc: x 1 + x 2 + x 3 + x 4 = 4 x 1 + x 5 = 2 x 3 + x 6 = 3 (5-40) 3x 2 + x 3 + x 7 = 6 x i 0, j = 1, 2, , 7 Chọn biến cơ sở: Ph-ơng án 1: - Chọn các biến x 4 , x 5 , x 6 , x 7 là biến cơ sở, tức là X = (0, 0, 0, x 4 , x 5 , x 6 , x 7 ). - Thay các giá trị của X vào hệ phEơng trình ràng buộc (5-40) tìm đEợc giá trị các biến là X = (0, 0, 0, 4, 2, 3, 6). Ch"ơng 5- Kỹ thuật phân tích hệ thống 99 Các biến cơ sở đều nhận giá trị dEơng vậy phEơng án 1 là ph"ơng án cơ sở chấp nhận đ"ợc. Ph-ơng án 2: - Chọn các biến x 2 , x 5 , x 6 , x 7 là biến cơ sở, tức là X = (0, x 2 , 0, 0,, x 5 , x 6 , x 7 ). - Thay các giá trị của X vào hệ phEơng trình ràng buộc (5-40) tìm đEợc giá trị các biến là X = (0, 4, 0, 0, 2, 3, - 6). Trong các biến cơ sở có một biến (x 7 ) nhận giá trị âm vậy phEơng án 2 không phải là ph"ơng án cơ sở chấp nhận đ"ợc. 5.4.4. Giải bài toán quy hoạch tuyến tính 5.4.4.1. Ph-ơng pháp đồ thị PhEơng pháp đồ thị đEợc dùng khi số biến số Ê 4. Về phEơng pháp này có thể tham khảo ở nhiều tài liệu chuyên khảo. Ta xem xét bài toán phẳng qua một ví dụ. Bài toán: Tìm nghiệm tối Eu X(x,x) 12 *** = sao cho hàm mục tiêu: Z = c 1 x 1 +c 2 x 2 đ max (5-41) Các ràng buộc: 1111221 2112222 i axaxb axaxb x0;i1,2 + ỡ ù + ớ ù = ợ (5-42) Cách giải Cách giải bài toán phẳng đEợc tiến hành nhE sau: 1. Vẽ miền chấp nhận đEợc (miền D mà X thoả mãn ràng buộc (5-40), xem hình (5-1). + Nếu ràng buộc là đẳng thức thì miền chấp nhận đEợc là điểm A, giao của đEờng N 1 M 1 và N 2 M 2 . + Nếu ràng buộc là bất đẳng thức thì miền chấp nhận đEợc là hình AN 1 OM 2 bao gồm cả biên AN 1 và AM 2 . 2. Vẽ các đEờng cùng mục tiêu (đEờng mức): + Cho một giá trị cụ thể Z = Z 0 . Vẽ đEờng x 2 = o 1 1 12 zc x cc - 100 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc + Thay đổi giá trị Z 0 ta đEợc các đEờng song song. Trên mỗi đEờng hàm mục tiêu có cùng giá trị. Giá trị Z 0 càng lớn thì đEờng x 2 càng xa điểm 0. 3. Tìm nghiệm tối Eu: + Di chuyển đEờng Z 0 (theo giá trị Z 0 ) xác định đEợc nghiệm cực đại tại A + Nếu đEờng cùng mục tiêu tiếp xúc tại 1 đỉnh thì nghiệm tối Eu là đơn trị. + Nếu đEờng cùng mục tiêu tiếp xúc tại 2 đỉnh (1 cạnh) thì nghiệm tối Eu là đa trị. X 2 1 2 1 1 0 2 x c c c z x -= N 2 N 1 A x 2 * D O x 1 * M 2 M 1 X 1 X 2 1 2 1 1 0 2 x c c c z x -= N 2 N 1 A x 2 * D O x 1 * M 2 M 1 X 1 Hình 5-1 Hình 5-2 Tr"ờng hợp mở rộng: Đối với bài toán có n biến x 1 , x 2 , , x n với m ràng buộc. + Nghiệm tối Eu là toạ độ của một đỉnh hay nhiều đỉnh miền cho phép. Miền đa diện là một đa diện lồi (n-m) chiều. + Nghiệm đơn trị nếu có 1 đỉnh tiếp xúc với mặt cùng mục tiêu. + Nghiệm đa trị nếu có k đỉnh ( k > 1) tiếp xúc với mặt mục tiêu, tạo thành 1 đơn hình (k-1) chiều. Đó là cơ sở của phEơng pháp đơn hình. Ví dụ: Bài toán phân bố diện tích cây trồng Giả sử có khu tEới với diện tích 1800 ha đEợc quy hoạch gieo trồng 2 nhóm cây: - Nhóm A: Để gieo trồng 1 ha loại cây trồng này cần đến 3 ha diện tích đất (trên mội ha có 1/3 diện tích đEợc gieo trồng và đất trống chiếm 2/3 diện tích). Giá trị tiền thu đEợc trên mỗi ha gieo trồng là 300USD/ha. Diện tích lớn nhất gieo trồng loại cây này là 400 ha. - Nhóm B: Để gieo trồng 1 ha loại cây này cần đến 2 ha diện tích đất (trên mội ha có 1/2 diện tích đEợc gieo trồng và đất trống chiếm 1/2 diện tích). Giá trị tiền thu đEợc trên mỗi ha gieo trồng là 500USD/ha. Diện tích lớn nhất là 600 ha. Ch"ơng 5- Kỹ thuật phân tích hệ thống 101 Hãy xác định diện tích gieo trồng hai loại cây trên để lợi ích mang lại đạt giá trị lớn nhất. Gọi x A diện tích gieo trồng nhóm A và x B diện tích gieo trồng nhóm B. Gọi Z là tổng lợi ích hàng năm của hai loại cây trồng, ta có hàm mục tiêu cần cực đại là và các ràng buộc nhE sau: AB A B AB AB Maximize Z300x500x x400 x600 3x2x1800 x0x0 =+ Ê Ê +Ê Hình 5-3 Bằng phEơng pháp hình học (xem hình 5-3) có thể tìm đEợc nghiệm tối Eu khi x A = 200 ha và x B = 600 ha. Giá trị hàm mục tiêu Z max = 300 200+500 600 = 360.000 $. 5.4.4.2. Ph-ơng pháp đơn hình PhEơng pháp đơn hình là phEơng pháp cơ bản nhất khi giải các bài toán quy hoạch tuyến tính. PhEơng pháp do G.B. Dantzig đEa ra năm 1948. 102 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc Nội dung của phEơng pháp nhE sau: Tìm đỉnh tối Eu của đa diện các nghiệm cho phép bằng phEơng pháp lần lEợt thử các đỉnh của đa diện. Để việc thử không phải mò mẫm, ngEời ta đEa ra thuật toán đi từ nghiệm xấu đến nghiệm tốt hơn tức là đi dần đến nghiệm tối Eu. Giải bài toán Quy hoạch tuyến tính theo phEơng pháp đơn hình đEợc tiến hành bằng cách tính thử dần hoặc bằng bảng gọi là bảng đơn hình. DEới đây sẽ trình bày cách giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng cách lập bảng đơn hình. 1. Bảng đơn hình Giả sử có bài toán QHTT có hàm mục tiêu dạng chính tắc (5-43) Dạng tìm min (Bài toán tìm max có thể đEa về dạng tìm min nhE đã trình bày ở trên). Ràng buộc của bài toán viết dEới dạng tổng quát cho m phEơng trình ràng buộc. 1122 iinn Z cxcx cx cxmin =+++++đ ( 5-43) Với ràng buộc: 1111221ii 1nn 1 2112222ii 2nn 2 j11j22jii jnn j axax ax axb axax ax axb axax ax axb +++++= +++++= +++++= m11 m22 mimnnm axax a axb ỡ ù ù ù ù ớ ù ù ù +++++= ù ợ (5-44) Hoặc viết gọn dEới dạng: g(X)axax ax=b jj11j22jnn j =+++ ; j1,m = (5- 45) Giả sử có phEơng án cơ sở chấp nhận đEợc X với các biến cơ sở tEơng ứng là x 1 , x 2 , , x j , , x m (ký hiệu tổng quát là x j , j = 1, 2, , m). Các thông tin về một bEớc lặp đơn hình thực hiện đối với phEơng án chấp nhận đEợc ghi trong bảng (5-2), gọi là bảng đơn hình tEơng ứng với phEơng án cơ sở chấp nhận đEợc X. Các cột và hàng trong bảng (5-2): - Cột đầu tiên ghi hệ số c j của hàm mục tiêu đối với các biến cơ sở tEơng ứng - Cột 2: ghi tên các biến cơ sở - Cột 3: Giá trị của các biến cơ sở đEợc xác định trên cơ sở giải hệ m phEơng trình (5-45) với các biến tự do lấy bằng không. - Cột cuối cùng ghi hệ số q tính theo công thức (5-48) (xem ở mục sau). Ch"ơng 5- Kỹ thuật phân tích hệ thống 103 - Dòng trên cùng ghi giá trị các hệ số của hàm mục tiêu c i với i =1, 2, , n. Giá trị này đối với các biến lấy bằng không nếu biến đó vắng mặt trong hàm mục tiêu. - Dòng thứ 2: ghi tên các biến x i với i =1, 2, , n - Các ô tEơng ứng từ cột 4 đến cột 8 ghi hệ số của các số hạng của hệ phEơng trình ràng buộc (5-44). Hệ số này sẽ bằng không nếu phEơng trình ràng buộc vắng mặt biến tEơng ứng. - Dòng cuối cùng là dòng Eớc lEợng các phần tử tEơng ứng với các biến tính theo công thức: D i = m jjii j1 cac = - ồ với i =1, 2, , n (5-46) Ghi chú: Các giá trị c j lấy ở cột đầu tiên; c i lấy ở hàng trên cùng theo cột tEơng ứng thứ i; a ji lấy ở các ô tEơng ứng với cột i. Bảng đơn hình lập cho phEơng án chọn đầu tiên đEợc gọi là phEơng án xuất phát. Bảng 5-2: Bảng đơn hình đối với bài toán tìm min (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) c 1 c i c n Hệ số c j Dòng thứ Tên biến cơ sở Giá trị của biến cơ sở x 1 x i x n Hệ số q j c 1 (1) x 1 x * 1 a 11 a 1i a 1n q 1 (2) c j (3) x j x j * a j1 a ji a jn q j (4) c m (5) x m x m * a m1 a mi a mn q m D (6) D 1 D i D n 2. Giải bài toán đơn hình dạng bảng Với bảng đơn hình đEợc xây dựng (bắt đầu từ bảng xuất phát) tiến hành các bEớc lặp đơn hình đối với phEơng án chấp nhận đEợc nhE sau. 1. Kiểm tra tiêu chuẩn tối Eu: Nếu các phần tử của dòng Eớc lEợng là không dEơng ( D i Ê 0, với mọi i = 1, 2, , n) thì phEơng án cơ sở chấp nhận đEợc đang xét là tối Eu, thuật toán kết thúc. Điều này có thể đúng ngay trong lần thử đầu tiên (bảng xuất phát). 2. Kiểm tra điều kiện hàm mục tiêu không bị chặn dEới (vô nghiệm): 104 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc Nếu có Eớc lEợng nào đó ( D i > 0 với i là bất kỳ) mà các phần tử trong bảng đơn hình ở cột ứng với nó đều không dEơng ( a ji Ê 0, với j =1, 2, , m) thì hàm mục tiêu của bài toán không bị chặn dEới. Thuật toán kết thúc và vô nghiệm. Nếu ở 2 bEớc trên không xảy ra phải tìm dòng xoay và cột xoay để lập bảng đơn hình mới. 3. Tìm cột xoay Cột xoay của biến đổi sẽ là cột có giá trị Eớc lEợng lớn nhất và không âm: D i0 = max ( D i với i = 1, 2, , n) > 0 (5-47) Cột tEơng ứng x i0 gọi là cột xoay, các phần tử của cột xoay là a ji0 . 4. Tìm dòng xoay Tính giá trị q j : q j = jji0ij ij x/a,nếu a0 ,nếu a0 > ỡ ù ớ +ƠÊ ù ợ (5-48) Dòng xoay sẽ là dòng có giá trị q j nhỏ nhất: q 0 = min ( q j ) (5-49) Phần tử giao điểm của dòng xoay và cột xoay gọi là phần tử xoay, ký hiệu là ji 00 a - Đặt o k ji a là các giá trị thuộc cột xoay (cột i 0 ) của bảng đơn hình đang xét (gọi là bảng cũ), j =1, 2, , m. - Đặt 0 k ij a là các giá trị của dòng xoay (dòng j 0 ) của bảng đơn hình đang xét (bảng cũ), i =1, 2, , n. 5. Lập bảng đơn hình mới Lập bảng đơn hình mới thực chất là chuyển từ phEơng án cơ sở chấp nhận đEợc cũ sang phEơng án cơ sở chấp nhận mới. Cách làm nhE sau: i) Chọn biến mới thay thế cho biến cơ sở thuộc dòng xoay. ii) Các phần tử ở vị trí dòng xoay thuộc bảng mới bằng các phần tử tEơng ứng ở bảng cũ chia cho giá trị của phần tử xoay: k 1 k jji ji 0 0 oi aa/a + = 0 với j =1, 2, , m (5-50) k 1 k jj i oi aa + 0 , là giá trị của phần tử mới và phần tử cũ thuộc dòng xoay. Ch"ơng 5- Kỹ thuật phân tích hệ thống 105 iii) Các phần tử ở vị trí cột xoay của bảng mới đều bằng không, ngoại trừ giá trị phần tử ở vị trí phần tử xoay bằng 1. iv) Giá trị của các phần tử còn lại đEợc tính từ phần tử cũ theo công thức: o k 1 kkk ji jijiij ij 00 0 aaaa /a + =- (5-51) o k 1 kkk iiijiij 00 0 a /a + D=D-D (5-52) Trong đó: k1 ji a + - giá trị của phần tử tại ô (ij) của bảng mới; k ji a - giá trị của phần tử tại ô (ij) của bảng cũ; o k ji a - giá trị phần tử ô (ji 0 ) thuộc hàng thứ j (tEơng ứng với ô đang xét ij) nằm trên cột xoay i 0 của bảng cũ; k ij 0 a - giá trị phần tử ô (ij 0 ) thuộc cột thứ i của phần tử đang xét, nằm trên dòng xoay j 0 của bảng cũ; k1 i + D - giá trị Eớc lEợng của bảng mới tại cột thứ i đang xét; k i D - giá trị Eớc lEợng của bảng cũ cột thứ i đang xét; i 0 D - giá trị Eớc lEợng của bảng cũ cột ứng với cột xoay i 0 ; ij 00 a - giá trị của phần tử xoay của bảng cũ. Khi đã chuyển sang bảng đơn hình với cơ sở mới việc đánh giá tìm tối Eu lại đEợc bắt đầu từ bEớc đầu tiên cho đến khi đã rà hết các biến của bài toán. 3. Ví dụ minh họa Giải bài toán QHTT có dạng: 1234 56 7 Zx6x 32xxx10x 100xmin =-+++++đ (5-53) Với các ràng buộc dạng phEơng trình tuyến tính: 1234 567 1234567 1234567 i x0x0xx0x6x0x 9 3xx4x0x0x 2xx2 x2x0x0xx2x0x6 x0;i1,2, ,7 ++++++= ỡ ù +-++++= ù ớ ++++++= ù ù = ợ (5-54) Chọn phEơng án chấp nhận đEợc (phEơng án xuất phát) với các biến cơ sở là x 4 , x 7 , x 5 . Từ hệ các phEơng trình ràng buộc (5-54) tìm đEợc phEơng án chấp nhận đầu tiên X = (0, 0, 0, 9, 6, 0, 2). Các thông tin về một bEớc lặp đơn hình thực hiện đối với phEơng án chấp nhận đEợc ghi trong bảng (5-3). [...]... thuộc C và mọi l thuộc [0,1], ta có: f[lx1 + (1-l)x2] Ê l f(x1)+ (1-l)f(x2) (5- 56) 108 Quy hoạch và quản lý nguồn nước Có nghĩa là điểm x = lx1 + (1-l)x2 trong [x1, x2] thì mọi điểm của đồ thị f(x) luôn nằm dưới M1M2 (hình 5 -6) x2 x2 x1 x1 Hình 5-4 Hình 5-5 b Cực trị của hàm lồi Bất kỳ cực tiểu địa phương nào của hàm lồi trên tập lồi cũng là cực tiểu tuyệt đối của hàm trên tập đó Như vậy, trong quy hoạch. .. cần và đủ để X* trở thành nghiệm tối ưu là tồn tại một véc tơ m chiều, không âm: l = (l1, l2, , lm) sao cho cặp (X*, l*) là điểm yên ngựa của hàm Lagrange L(X, l*) 5.5.2.3 Khái niệm về quy hoạch lõm Hàm F(X) là hàm lõm nếu hàm - F(X) là hàm lồi Hàm F(X) là lõm khi: F[lx1 + (1-l)x2] l F(x1)+ (1-l)F(x2) Với mọi x1, x2 ẻ R và mọi l nằm trong khoảng 0 Ê l Ê 1 n (5 -61 ) 110 Quy hoạch và quản lý nguồn nước. ..1 06 Quy hoạch và quản lý nguồn nước Theo tiêu chuẩn (5-47) và (5-48) tìm được cột (4) là cột xoay, dòng (3) là dòng xoay, phần tử xoay có giá trị a j i = 3 (có dấu @) 00 Trong bảng (5-3) các giá trị ước lượng D (dòng 5) còn tồn tại các giá trị dương nên chưa phải... mà: - ẹ x F(X 0 ) (các điểm dừng) (5 -68 ) - Hàm F(X0) khả thi tại X0 Trong đó : ẹ x F(X 0 ) là các đạo hàm riêng cấp 1, tức là: ả F(X ) ảx 1 ẹ x F(X 0 ) = ả F(X ) ảx 2 ả F(X ) ảx n (5 -69 ) 112 Quy hoạch và quản lý nguồn nước b Điều kiện đủ Những điểm dừng phải thoả mãn điều kiện đủ: Điểm dừng là cực trị nếu ma trận Hessein có xác định dương đối với bài toán cực tiểu và xác định âm đối với bài toán cực... x(1) = x(0) - lẹf(x(0)) = 1 - 2l; l > 0 ẹf(x(1)) =2 x(1) = 2(1 - 2l); 114 Quy hoạch và quản lý nguồn nước Nếu chọn l ạ1/2 thì ẹf(x(1)) ạ 0 Và x(2) = (1 - 2l) - 2l(1 - 2l) = (1 - 2l)2 Tiếp tục sẽ được ở phép lặp thứ k có x(k) = (1 - 2l)k Như vậy, nếu 0 < l< 1 thì x(k) đ 0 khi k đ +Ơ Điểm x* = 0 là điểm cực tiểu và f(x*) = 3 5.5 .6. 2 Ph-ơng pháp h-ớng dốc nhất Phương pháp hướng dốc nhất được thực hiện... L(X*,l) (5 -60 ) c Điều kiện cần và đủ của tối -u Có hai định lý để nhận biết X* là giá trị tối ưu Định lý 1: Điểm X* là tối ưu khi và chỉ khi Fz (X*) = ỏẹF(X* ), Zủ 0 với mọi Z ẻ D(X*) Nghĩa là, nếu đi từ X* theo mọi hướng mà F(X) đều tăng thì hàm F(X) đạt giá trị min tại X* ỏẹF(X* ), Zủ là đạo hàm theo hướng Z của hàm F(X) tại điểm X* Định lý 2 (Định lý Kuhn - Tucker): Giả sử bài toán quy hoạch lồi... =100[0,50.729lk(0,5+0 ,68 5lk)2]+(1,5+0 ,68 5lk) đ min từ đó tìm được giá trị tối ưu lk = 0, 164 * * * Chọn điểm mới: thay l = lk =0, 164 vào công thức X(k+1) = X(k) - lk S(k) ộ -0,5 ự ộ 47 ự (k) X(k+1) = ờ ỳ - 0, 164 ờ 50 ỳ đ F(X ) = 2 ,6 ở ỷ ở 0,5 ỷ Tiếp tục tính S(k+1), cuối cùng quá trình tính hội tụ tại X* = (1;1) và giá trị tối ưu của hàm F(X*) = 0 Cũng có thể dùng lk = const cho cả quá trình 5.5 .6. 3 Ph-ơng pháp... nguồn nước 5.5.3 Bài toán quy hoạch phi tuyến tổng quát Phát biểu bài toán Bài toán quy hoạch phi tuyến tổng quát có dạng: Tìm giá trị tối ưu (max hoặc min) của hàm mục tiêu F(X) đ min với ràng buộc : (5 -62 ) gj(X) Ê bj; j=1, 2, , m (5 -63 ) Trong đó: X = (x1, x2, , xn) ẻ R ; các hàm F(X) và gj(X) là phi tuyến n Tập các nghiệm chấp nhận được: D = {XẻRn : gj(X) Ê bj; j =1, 2, , m} (5 -64 ) Chú ý: Đối với bài... tối ưu toàn thể Trong quy hoạch phi tuyến tổng quát thì tối ưu toàn thể cũng là tối ưu địa phương, nhưng điều ngược lại không đúng 111 Chương 5- Kỹ thuật phân tích hệ thống f(x) D B C x A Hình 5-8 Trong quy hoạch tuyến tính hàm mục tiêu đạt giá trị tối ưu tại điểm cực biên của miền D Trong quy hoạch phi tuyến, hàm mục tiêu có thể đạt giá trị tối ưu tại trong hoặc trên biên của D và có thể tồn tại một... (5-47) và (5-49) ở bảng đơn hình mới (5-4) tìm được cột (5) là cột xoay, dòng (3) là dòng xoay, phần tử xoay có giá trị a j i = 1/3 (có 00 dấu @) Bảng 5-3: Bảng đơn hình số 1 (bảng xuất phát) (1) (1) (2) (2) (3) Hệ số cj Tên biến Giá trị cơ sở biến cơ sở 1 x4 9 (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 1 -6 32 1 1 10 100 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 Hệ số qj 1 0 0 1 0 6 0 9 @ (3) 100 x7 2 3 1 -4 0 0 2 1 2/3 (4) 1 x5 6 . nằm trong khoảng 0 Ê l Ê 1 110 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc 5.5.3. Bài toán quy hoạch phi tuyến tổng quát Phát biểu bài toán Bài toán quy hoạch phi tuyến tổng quát có dạng: Tìm. 0, 9, 6, 0, 2). Các thông tin về một bEớc lặp đơn hình thực hiện đối với phEơng án chấp nhận đEợc ghi trong bảng (5-3). 1 06 Quy hoạch và quản lý nguồn n"ớc Theo tiêu chuẩn (5-47) và (5-48). x nj + là biến phụ; và x i 0 với i=1, 2, , n. 5.4.3. Định lý cơ bản và các định nghĩa về quy hoạch tuyến tính 5.4.3.1. Định lý cơ bản của quy hoạch tuyến tính Định lý (phát biểu cho dạng