Podręcznik
Wersja podręcznika: 1.0
Data publikacji: 01.01.2022 r.
Wykłady
W1…WN, odpowiadające w sumie ok. 10-12 godz. standardowego wykładu
2. Metoda płaszczyzn tnących
2.1. Wprowadzenie
Chcemy rozwiązać następujące zadanie programowania liniowego całkowitoliczbowego (ZPLC):
gdzie $A, b$ są całkowitoliczbowe.
Ograniczenia zadania modelują zależności wynikające bezpośrednio z treści zadania lub pośrednio, np. modelujące wymagane zależności logiczne lub inne powiązania między zmiennymi nie wyrażone bezpośrednio w zadaniu. Ja przykład może służyć wyznaczenie maksymalnej wartości z zmiennych, co zazwyczaj modeluje się dodatkową zmienną ograniczającą od góry zmienne stanowiące argument funkcji maksimum. Często problem można zamodelować w różny sposób, np. różnie ujmując ograniczenia, a nawet przyjmując różne definicje zmiennych decyzyjnych. Możemy więc mieć różne modele matematycznego dla danego problemu. Pytanie, które czy są modele "lepsze" lub "gorsze" z punktu widzenia zasobów potrzebnych do rozwiązania problemu.
![\left[ \begin{array}{cc}
1 & 1 \\
-1 & 1 \\
6 & 2 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{c}
x_1 \\
x_2 \\
\end{array}
\right] \leq
\left[ \begin{array}{c}
5 \\
0 \\
21 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{cc}
1 & 1 \\
-1 & 1 \\
6 & 2 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{c}
x_1 \\
x_2 \\
\end{array}
\right] \leq
\left[ \begin{array}{c}
5 \\
0 \\
21 \\
\end{array}
\right]](https://esezam.okno.pw.edu.pl/filter/tex/pix.php/9b8c78112784f96fca0372bcc7f326a4.gif)

Zbiór rozwiązań dopuszczalnych jest następujący
i na rysunku wygląda w następujący sposób:
Ale zbiór
można opisywać na wiele sposobów, np.:![\left[ \begin{array}{cc}
1 & \frac{3}{2} \\
-1 & 1 \\
\frac{26}{5} & 4 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{c}
x_1 \\
x_2 \\
\end{array}
\right] \leq
\left[ \begin{array}{c}
6 \\
0 \\
20 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{cc}
1 & \frac{3}{2} \\
-1 & 1 \\
\frac{26}{5} & 4 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{c}
x_1 \\
x_2 \\
\end{array}
\right] \leq
\left[ \begin{array}{c}
6 \\
0 \\
20 \\
\end{array}
\right]](https://esezam.okno.pw.edu.pl/filter/tex/pix.php/8f1770a3c15fc04eb017a874862c308d.gif)
Wówczas zbiór rozwiązań dopuszczalnych wygląda jak na poniższym rysunku

Który z opisów jest lepszy? Czy lepiej oznacza więcej czy mniej ograniczeń? Czy to ma znaczenie?
Najlepszy modele problemu jest opis zwarty, a więc taki, że wzystkie punkty zbioru dopuszczlnego
stają się wierzchołami wielościanu. Wówczas można pominąć warunek całkowitoliczbowości w modelu i rozwiązać problem liniowy ze zmiennymi ciągłymi, który jak wiemy jest znacznie prostszy obliczeniowo.
![\left[ \begin{array}{cc}
1 & 1 \\
-1 & 1 \\
6 & 0 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{c}
x_1 \\
x_2 \\
\end{array}
\right] \leq
\left[ \begin{array}{c}
4 \\
0 \\
18 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{cc}
1 & 1 \\
-1 & 1 \\
6 & 0 \\
\end{array}
\right] \left[ \begin{array}{c}
x_1 \\
x_2 \\
\end{array}
\right] \leq
\left[ \begin{array}{c}
4 \\
0 \\
18 \\
\end{array}
\right]](https://esezam.okno.pw.edu.pl/filter/tex/pix.php/6260d080671b2e6cf93914ca11667a04.gif)

Ten najbardziej zwarty opis na rysunku wygląda następująco:

zbiór kombinacji wypukłych 
jest nazywany uwypukleniem zbioru
(otoczką wypukłą zbioru
).Dla każdego zbioru
, przy czym
jest opisem wielościennym tego zbioru, zachodzi
.
Dla każdego zbioru
, przy czym
jest opisem wielościennym tego zbioru, zachodzi
.
oznacza zmienną binarną wskazującą wybór
-tej lokalizacji, a
porcję zapotrzebowania
-tego klienta obsługiwaną z
-tej lokalizacji, przy czym
jest liczbą klientów, a
liczbą lokalizacji. Rozważmy dwa sofrmułowania problemu.Sformułowanie 1

Sformułowanie 2

Rozważym przykład dla dwóch lokalizacji i dwóch klientów.
Sformułowanie 1

Zobaczmy przestrzeń rozwiązań dopuszczalnych np. dla
,
to
:
Sformułowanie 2

Teraz dla
to
wygląda w następujący sposób:
Rysunki wskazują, że sformułowanie 2 jest silniejsze (przynajmniej w rozważanym obszarze).
Zadanie pn. „SEZAM: System Edukacyjnych Zasobów Akademickich i Multimedialnych” realizowane w ramach projektu „NERW PW. Nauka – Edukacja – Rozwój – Współpraca” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego







