viernes, 31 de enero de 2014
Esencia de la teoría de dualidad (I)
jueves, 30 de enero de 2014
Teoría de dualidad y análisis de sensibilidad
Uno de los papeles clave que juega la teoría de dualidad es la interpretación y realización del análisis de sensibilidad. Como ya se mencionó en las secciones 2.3, 3.3 y 4.7, el análisis de sensibilidad consitituye una parte muy importante en casi todos los estudios de programación lineal. Dado que algunos o todos los valores de los parámetros que se emplean en el modelo original son sólo estimaciones de condiciones futuras, es necesario investigar el efecto que se tendría sobre la solución óptima en caso de que prevalecieran otras condiciones. Aún más, ciertos valores de estos parámetros (como la cantidad de recursos) pueden representar decisiones de la gerencia, en cuyo caso su elección debe ser el punto más importante de la investigación y, por supuesto, se estudia a través del análisis de sensibilidad.
Para mayor claridad de exposición, las tres primeras secciones presentan la teoría de dualidad bajo la suposición de que el problema primal de programación líneal está en nuestra forma estándar (pero sin restricción de que las bi deben ser positivas). Más adelante, en la sección 6.4 se analizan otras formas. El capítulo comienza con una introducción de la esencia de la teoría de dualidad y sus aplicaciones. Después se describe la interpretación económica del problema dual (Sec. 6.2) y se profundiza en las relaciones entre el problema primal y el dual (Sec. 6.3). La sección 6.5 hace hincapié en la importancia de la teoría de dualidad para el análisis de sensibilidad. El procedimiento básico para el análisis de sensibilidad (que se basa en la idea fundamental de la sección 5.3) se resume en la sección 6.6 y se ejemplifica en la sección 6.7.
miércoles, 29 de enero de 2014
Conclusiones de la Teoría del método símplex
El método símplex revisado, proporciona una manera efectiva de adaptar el método símplex para programarlo en una computadora.
La tabla símplex final incluye la información completa para poderla reconstruir algebraicamente a partir de la tabla símplex inicial. Esta idea fundamental tiene aplicaciones muy importantes, en especial en el análisis de posoptimalidad.
martes, 28 de enero de 2014
Aplicaciones de la idea fundamental (III)
La idea fundamental también se puede aplicar a la investigación de otro tipo de cambios en el modelo original de una manera muy parecida; ésta es la parte medular del procedimiento para el análisis de sensibilidad que se describirá en el capítulo 6.
También se podrá observar en el siguiente capítulo que la idea fundamental juega un papel clave en la útil teoría de dualidad par aun problema de programación lineal.
lunes, 27 de enero de 2014
Aplicaciones de la idea fundamental (III)
domingo, 26 de enero de 2014
Aplicaciones de la idea fundamental (II)
sábado, 25 de enero de 2014
Aplicaciones de la idea fundamental (I)
La idea fundamental tiene una gran variedad de aplicaciones en programación lineal. Una de ellas influye el método símplex revisado. Según se describió en la sección anterior (véase la tabla 5.7), este método utiliza S* = B^-1 y la tabla símplex inicial para calcular todos los números relevantes de la tabla símplex actual en cada iteración. Va aun más lejos que la idea fundamental al utilizar B^-1 para calcular el mismo y* como y* = cBB^-1
Otra aplicación incluye la interpretación de los precios sombra (y1*, y2*,....,y*m) descritos en la sección 4.7. La idea fundamental revela que Z* (el valor de Z para la solución óptima) es
en el problema de la Wyndor Glass Co. Esta ecuación conduce inmediato a la interpretación de las yi* dada en la sección 4.7.
viernes, 24 de enero de 2014
Resumen matemático de la Teoría del método símplex (VI)
jueves, 23 de enero de 2014
Resumen matemático de la Teoría del método símplex (V)
La ecuación 1 se obtiene de manera similar al observar que la serie completa de operaciones algebraicas que incluyen el renglón 0 se reduce a sumar una combinación líneal de los renglones de T a t, lo que es equivalente a sumar a t algún vector multiplicado por T. Si este vector se denota por v, se tiene
t* = t + vT
pero todavía es necesario identificar v. Escribiendo las componentes de t y t* se llega a
Al igualar las componentes centrales de estos dos vectores iguales se tiene v = y*, lo que comprueba la ecuación 1.
miércoles, 22 de enero de 2014
Resumen matemático de la Teoría del método símplex (IV)
Se dará ahora un resumen de la lógica matemática que respalda las dos ecuaciones de la idea fundamental. Para derivar la ecuación 2, recuérdese que la serie complete de operaciones algebraicas realizadas por el método símplex (excepto las que involucran el renglón 0) es equivalente a premultiplicar T por alguna matriz, sea ésta M. Por tanto,
T* = MT,
pero ahora es necesario identificar M. Escribiendo las componentes de T y T* esta ecuación T* = MT se convierte enmartes, 21 de enero de 2014
Resumen matemático de la Teoría del método símplex (III)
Idea fundamental
lunes, 20 de enero de 2014
Resumen matemático de la Teoría del método símplex (II)
domingo, 19 de enero de 2014
Resumen matemático de la Teoría del método símplex (I)
La notación necesaria que falta se resume e ilustra en la tabla 5.9. Nótese que el vector t (que representa el renglón 0) y la matriz T (que representa los otros renglones) corresponden a los renglones de la tabla símplex inicial en la tabla 5.8 mientras que el vector t* y la matriz T* corresponden a los nuevos renglones de la tabla símplex final. Esta tabla también muestra una partición de estos vectores y matrices en tres partes: los coeficientes de las variables originales, los coeficientes de las variables de holgura (el centro de nuestra atención) y el lado derecho. Una vez más, la notación hace distinción entre las partes de la tabla símplex inicial y la tabla símplex final usando un asterisco en est último caso.
sábado, 18 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 2 (V)
viernes, 17 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 2 (IV)
jueves, 16 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 2 (III)
Para entender la razón por la que estos multiplicadores de los renglones iniciales son correctos tendrían que revisarse todas las operaciones algebraicas de las dos iteraciones. Por ejemplo, por el renglón 1 final incluye (1/3) del renglón inicial 2, aun cuando nunca se agregó un multiplo de ese renglón 2 al renglón 1? La razón es que el renglón inicial 2 se restó del renglón 3 inicial en la iteración 1 y después (1/3) del renglón 3 antiguo se restó del renglón 1 antiguo en la iteración 2.
Sin embargo, no hay necesidad de averiguar todo esto. Aunque el método símplex haya realizado cientos o miles de iteraciones, los coeficientes de las variables de holgura en la tabla símplex final revelerá en qué forma se obtuvo esta tabla a partir de la tabla símplex inicial. Lo que es más, las mismas operaciones algebraicas darían estos mismos coeficientes aun cuando se cambiaran algunos de los parámetros en el modelo original (tabla símplex inicial), de manera que estos coeficientes también pueden revelar en que forma cambia el resto de la tabla símplex final si se hacen cambios en la tabla inicial.
miércoles, 15 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 2 (II)
renglón 0 final = (1) renglón 1 inicial + (1/3)renglón 2 inicial + (-1/3)renglón3 inicial,
renglón 2 final = (0) renglón 1 inicial + (1/2)renglón 2 inicial + (0)renglón 3 inicial,
renglón 3 final = (0) renglón 1 inicial + (-1/3)renglón 2 inicial + (1/3)renglón 3 inicial,
martes, 14 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 2 (I)
renglón 0 nuevo = renglón 0 antiguo + (1) renglón 3 antiguo,
renglón 1 nuevo = renglón 1 antiguo + (-1/3) renglón 3 antiguo,
renglón 2 nuevo = renglón 2 antiguo + (0) renglón 3 antiguo,
renglón 3 nuevo = (1/3) renglón 3 antiguo,
Si por el momento se ignora el renglón tabla símplex como el producto de matrices que se dio en la iteración 1 se obtiene:
lunes, 13 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 1 (III)
domingo, 12 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 1 (II)
Esta idea no es motivo de gran emoción después de sólo una iteración ya que se puede ver directo en la tabla inicial cuáles deben ser estas operaciones, pero se vuelve invaluable una vez que se han realizado todas las operaciones.
Para el renglón 0, la operación algebraica realizada se reduce al siguiente cálculo de matrices, en donde ahora se prestará atención al vector [0,5/2,0] que premultiplica los renglones 1-2 de la tabla símplex inicial
sábado, 11 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental- Iteración 1 (I)
renglón 0 nuevo = renglón 0 antiguo + (5/2) renglón 2 antiguo
renglón 1 nuevo = renglón 1 antiguo + (0) renglón 2 antiguo
renglón 2 nuevo = + (1/2) renglón 2 antiguo
renglón 3 nuevo = renglón 3 antiguo + (-1) renglón 2 antiguo
Si por el momento se ignora el renglón 0, estas operaciones algebraicas son lo mismo que premultiplicar los renglones 1-3 de la tabla símplex inicial por la primera matriz que se muestra en seguida
viernes, 10 de enero de 2014
Ejemplo de la idea fundamental
jueves, 9 de enero de 2014
Una idea fundamental Teoría del método símplex (II)
Descripción verba, de la idea fundamental. Después de cualquier iteración, los coeficientes de las variables de holgura en cada ecuación revelan de inmediato cómo se obtuvo la ecuación a partir de las ecuaciones iniciales.
Como ejemplo de la importancia de esta idea, recuérdese en la tabla 5.7, que la fórmula matricial que el método símplex obtuvo para la solución óptima es
xB = B^-1b
en donde xB es el vector de variables básicas, B^-1 es la matriz de coeficientes de las variables de hogura para los renglones 1-m de la tabla símplex final y b es el vector original del lado derecho (disponibilidad de recursos). (Más adelante se denotará esta matriz particular B^-1 por S*.) En análisis posóptimo por lo general incluye una investigación de los posibles cambios en b. Si se usa esta fórmula, se puede observar justo cómo cambia la solución básica factible óptima ( o si se convierte en no factible debido a valores negativos de las variables) como una función de b. No es necesario volver a aplicar el método símplex una y otra vez para cada nuevo vector b ya que los coeficientes de las variables de holgura !lo dicen todo! De manera similar, esta idea fundamental proporciona un ahorro computacional enorme para el resto del análisis de sensibilidad.
Para dejar bien claro el por qué y el cómo de esta idea, se observará de nuevo el ejemplo de la Wyndor Glass Co.
miércoles, 8 de enero de 2014
Una idea fundamental Teoría del método símplex (I)
La propiedad involucra los coeficientes de las variables de holgura y la información contienen. Es un resultado directo del paso inicial, en donde se asigna un coeficiente de +1 a la i-esima variable de holgura en la ecuación (i) y cero en todas las demás ecuaciones [incluyendo la ecuación (0)] para i=1,2,......m, como lo muestran el vector nulo 0 y la matriz identica I en la columna de Variables de holgura de la tabla 5.7. El otro factor clave es que las iteraciones subsecuentes producen cambios en las ecuaciones inciales sólo mediante:
- la multiplicación de una ecuación completa por una constante distinta de cero, o
- la suma de un múltiplo de una ecuación completa a otra ecuación completa
martes, 7 de enero de 2014
Observaciones generales Teoría del método símplex
Aunque las páginas anteriores describen la esencia del método símplex revisado, debe hacerse notar que se puede efectuar modificaciones menores que mejoran la eficiencia de su ejecución en una computadora. Por ejemplo, B^-1 puede obtenerse como el producto de las matrices E anteriores. Esta modificación requiere sólo el almacenamiento de la columna n de E y el número de la columna, en lugar de toda la matriz B^-1 en cada iteración. Esta forma de producto de la inversa de la base puede ser la más eficaz si se tiene que usar una cinta magnética en lugar de la memoria para almacenar.
También debe observarse que la presentación anterior se limitó al caso de problemas de programación lineal que se ajustan a nuestra forma estándar dada la seccion 3.2, pero las modificaciones para otras formas son relativamente sencillas. El paso inicial se llevará a cabo de manera idéntica que para el méetodo símplex original. Cuando este paso comprende la introducción de variables originales para obtener una solución inicial básica factible (y por lo tanto para obtener la matriz idéntico como matriz base inicial), estas variables deben incluirse en los m elementos de xs.
Ahora se hará un resumen de las ventajas que tiene el método símplex revisado sobre el original. Una de ellas es que puede reducirse el número de cálculos aritméticos. Esto es válido en especial cuando la matriz A contiene un gran número de elementos iguales a cero (lo que por lo general ocurre con los problemas de gran escala que surgen en la práctica). La cantidad de información que se tiene que almacenar es menor, algunas veces mucho menor. El método símplex revisado también permite el control de los errores de redondeo que inevitablemente se generan en una computadora digital. Este control se puede ejercer al obtener en forma periódica la matriz B^-1 directamente de la inversa de B. Aún más, algunos de los problemas del análisis posóptimo que se presentaron en la sección 4.7 se pueden manejar mejor con este método. Por todas estas razones, en general se prefiere el método símplex revisado cuando se corre en una computadora.
lunes, 6 de enero de 2014
Resumen del método símplex revisado (VI) Iteración 2
Como ambos coeficientes (3/2 y 1) son no negativos, la solución actual (x1 = 2, x2 = 6, x3 = 2, x4 = 0, x5 = 0) es óptima y termina el procedimiento.
domingo, 5 de enero de 2014
Resumen del método símplex revisado (V)
de manera que los coeficientes de x1 y x4 son -3 y 5/2 respectivamente. Como x1 tiene coeficiente negativo, esta solución no es óptima.
sábado, 4 de enero de 2014
Resumen del método símplex revisado (IV)
viernes, 3 de enero de 2014
Resumen del método símplex revisado (III)
jueves, 2 de enero de 2014
Resumen del método símplex revisado (II)
Para describir formalmente este método, sea:
xk = variable básica entrante,
aik = coeficiente de xk en la ecuación (i) actual, para i = 1,2,....,m (calculado en la parte 2 del paso iterativo)
r = número de ecuaciones que contienen la variable básica que sale.
miércoles, 1 de enero de 2014
Resumen del método símplex revisado (I)
- Paso inicial: el mismo que para el método símplex original
- Paso iterativo: Parte 1: determinar la variable básica entrante: igual que para el método símplex original. Parte 2: determinar la variable básica que sale: igual que para el método símplex original, pero se calculan sólo los números que se necesitan para hacerlo [los coeficientes de la variable básica entrante en todas las ecuaciones menos la ecuación (0), y después, para cada coeficiente estrictamente positivo, se calcula el lado derecho de esa ecuación]. Parte 3: determinar la nueva solución básica factible: obtener B^-1 y el conjunto XB = B^-1b. (El cálculo de XB es opcional a menos que la prueba de optimalidad encuentre que es óptima.)
- Prueba de optimalidad: igual que para el método símplex original, excepto que se calculan sólo los números necesarios para realizar esta pueba, a saber, los coeficientes de las variables no básicas en la ecuación (0).