2.4 Теоретические основы методов линейного программирования. Выпуклые множества точек.

В основе линейного программирования лежит теория выпуклых множеств. В школьном курсе математики вы рассматривали выпуклые многоугольники. Только напомним.

Множество точек называется выпуклым, если оно вместе с любыми двумя своими точками содержит весь отрезок, соединяющий их.

Среди точек выпуклого множества можно выделить внутренние, граничные и угловые.

Точка множества называется внутренней, если в некоторой ее окрестности содержаться точки только данного множества.

Точка множества называется граничной, если в любой ее окрестности содержаться как точки, принадлежащие данному множеству, так и точки, не принадлежащие ему.

Особый интерес в задачах линейного программирования представляют угловые точки.

Точка множества называется угловой (крайней), если она не является внутренней ни для какого отрезка, целиком принадлежащего данному множеству.

рисунок

На рис. приведены примеры различных точек:

М – внутренняя;

N – граничная;

А – угловая, так как для любого отрезка, целиком принадлежащего многоугольнику, например отрезка АР, она не является внутренней; точка А – внутренняя для отрезка KL, но этот отрезок не принадлежит целиком многоугольнику.

Для выпуклого многоугольника угловые точки всегда совпадают с вершинами многоугольника.

Множество точек называется замкнутым, если включает все свои граничные точки. Множество точек называется ограниченным, если существует шар (круг) радиуса конечной длины с центром в любой точке множества, который полностью содержит в себе данное множество, в противном случае множество называется неограниченным.

Выпуклое замкнутое множество точек пространства (плоскости), имеющее конечное число угловых точек, называется выпуклым многоугольником, если оно ограничено, и выпуклой многоугольной областью, если оно не ограничено.

 

Сформулируем без доказательства 2 теоремы, которые имеют отношение к поиску решения задачи линейного программирования и опираются на теорию.

Теорема 1. Множество всех допустимых решений системы ограничений задачи линейного программирования является выпуклым, т.е. представляет собой выпуклый многогранник или выпуклую многогранную область, которые мы в дальнейшем будем называть – многоугольником решений.

Теорема 2. Если задача линейного программирования имеет оптимальное решение, то линейная функция принимает экстремальное значение в одной из угловых точек многоугольника решений.

Согласно этой теореме вместо исследования бесконечного множества допустимых решений для нахождения среди них оптимального, необходимо исследовать конечное число угловых точек многоугольника решений.

Последнее изменение: суббота, 19 сентября 2020, 10:29