Материал: 862

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Отсюда имеем следующую целевую функцию:

R(x) x1x2x3 max

(D)

Достижение максимума функции (D) будет ограничено

размерами предложенного листа жести (4 4м). Поэтому

 

x1 2x3

4;

(E)

x2 2x3

4,

(F)

где х1 и х2 – размеры основания; х3 – высота бака.

 

При этом

 

 

x1 0; x2 0; x3 0,

(G)

поскольку это размеры будущего бака и если хотя бы один из них будет равен нулю, то и R(x) будет равна нулю, что недопустимо по условиям решения задачи.

 

X2

3

 

X

 

1

4 м

X

 

 

4 м

Рис. 16. Схема раскроя заготовки с целью получения бака

По образцу функции Лагранжа составляем функцию как сумму критерия R(x) и ограничений, приведенных к виду с нулем справа и умноженных на множители Лагранжа j.

L(x) x1 x2 x3 1(x1 2x3 4) 2(x2 2x3 4) max.(H)

Находим частные производные по неизвестным и множителям

60

Лагранжа от функции Лагранжа и приравниваем их к нулю:

 

 

 

L(x)

 

x

2

x 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

L(x)

x 2x 4 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L(x)

 

x x

2

 

0;

 

 

 

 

 

 

 

L(x)

 

x

2

2x 4 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L(x)

x x

2

2

2

2 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решаем полученную систему уравнений совместно:

 

 

 

 

 

x 2x

3

4 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

2x x 2x x

3

0;

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

3

1

 

 

 

 

x2 2x3 4 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 (x1 2x3 2x3) 0;

 

 

 

x1 x2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 4x3 0.

 

 

 

 

 

x

x

2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

1

x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

В результате имеем

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

2

 

4x

 

или

 

x

 

 

2x 4;

1,5x

 

4

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

2,66

; x

 

 

2,66

0,67.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка:

 

x1 2x3

4

; 2,66 2 0,67 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

Искомый объемV

2,66 2,66 0,67 4,76 м3 .

 

 

 

 

Студенту предлагается найти наиболее разумное решение рассматриваемой задачи, направленное на увеличение объема уже полученного бака за счет использования остатков жести, вырезанных по углам заготовки при раскрое (см. рис. 16).

Отчет о проделанной работе оформляется в произвольной форме с обязательным указанием исходных данных в соответствии с заданным вариантом, с изложением хода рассуждений и расчетов в соответствии с приведенным примером (без нумерации формул), четких выводов и их обоснованием.

Если сделан вывод о характере экстремума функций в рассматриваемой точке, то необходимо доказать правомерность этого вывода, подтверждая его расчетом и ссылкой на теорию. При этом отчёт не должен вызывать затруднений при чтении.

61

Вопросы для самоконтроля

1.Перечислить аналитические методы поиска экстремума.

2.Перечислить необходимые и достаточные условия существования экстремума одномерных функций.

3.Как формулируются необходимые и достаточные условия существования экстремума многомерных функций?

4.Указать структуру и записать функцию Лагранжа.

5.Дать методику решения задачи методом множителей Лагранжа.

62

Приложение 1

Исходные данные к типовому расчету “Безградиентные методы поиска

экстремума одномерных функций”

 

Параметры целевой функции

 

xmin

xmax

 

вар.

a

 

b

c

 

d

 

 

 

 

 

1

1

 

1

3

 

1

0

2

0,1

2

2

 

2

3

 

2

-1

2

0,2

3

3

 

3

6

 

4

0

5

0,2

4

4

 

5

9

 

6

0

8

0,3

5

5

 

7

11

 

8

0

10

0,5

6

6

 

9

5

 

10

-1

3

0,2

7

7

 

11

5

 

12

0

4

0,2

8

8

 

13

7

 

14

0

6

0,3

9

9

 

15

8

 

16

0

7

0,3

10

11

 

12

2

 

18

-1

1

0,1

11

12

 

1

3

 

1

0

2

0,1

12

13

 

2

3

 

2

-1

2

0,2

13

14

 

3

6

 

4

0

5

0,2

14

15

 

5

9

 

6

0

8

0,3

15

16

 

7

11

 

8

0

10

0,5

16

17

 

9

5

 

10

-1

3

0,2

17

18

 

11

5

 

12

0

4

0,2

18

19

 

13

7

 

14

0

6

0,3

19

20

 

15

8

 

16

0

7

0,3

20

21

 

12

2

 

18

-1

1

0,1

21

22

 

1

3

 

1

0

2

0,1

22

23

 

2

3

 

2

-1

2

0,2

23

24

 

3

6

 

4

0

5

0,2

24

25

 

5

9

 

6

0

8

0,3

25

26

 

7

11

 

8

0

10

0,5

26

27

 

9

5

 

10

-1

3

0,2

27

28

 

11

5

 

12

0

4

0,2

28

29

 

13

7

 

14

0

6

0,3

29

30

 

15

8

 

16

0

7

0,3

30

31

 

12

2

 

18

-1

1

0,1

31

10

 

8

4

 

19

0

2

0,1

63

Приложение 2

Исходные данные к типовому расчету “Градиентные методы поиска

экстремума”

a

b

c

x0

x0

 

вар.

1

2

 

 

 

 

 

 

1

2,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,2

2

2,0

2,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3

1,0

1,0

2,0

1,5

1,5

0,3

4

2,0

1,0

2,0

1,5

1,5

0,4

5

1,0

2,0

2,0

2,0

2,0

0,5

6

1,5

2,0

1,0

1,5

1,5

0,1

7

1,5

1,0

2,0

2,0

2,0

0,2

8

1,5

2,0

2,0

1,5

2,0

0,3

9

1,5

1,5

2,0

2,0

1,5

0,4

10

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

0,5

11

2,0

2,0

2,0

2,0

2,5

0,1

12

1,5

2,0

1,5

1,5

2,5

0,2

13

2,0

1,5

2,0

3,0

2,5

0,3

14

2,0

1,5

1,5

2,5

3,0

0,4

15

1,0

1,5

2,0

2,5

2,5

0,05

16

1,5

1,0

2,0

2,0

2,0

0,01

17

2,0

1,5

1,0

2,1

2,1

0,01

18

1,0

1,0

2,5

2,5

2,5

0,02

19

2,5

1,0

1,0

2,7

2,7

0,03

20

2,5

1,5

1,5

2,8

2,8

0,04

21

1,5

2,5

1,5

3,0

3,0

0,05

22

1,5

1,5

2,5

2,0

2,1

0,04

23

2,5

1,5

2,5

2,5

2,0

0,02

24

2,7

1,0

2,7

2,0

2,5

0,03

25

1,0

2,7

2,7

1,5

3,0

0,04

26

2,7

2,7

1,0

3,0

1,5

0,05

27

1,0

1,0

2,7

1,5

2,0

0,01

28

2,7

2,7

1,0

2,0

1,5

0,02

29

2,0

1,5

1,0

3,0

3,0

0,03

30

1,0

2,0

1,5

2,8

2,7

0,04

31

1,0

2,0

1,0

2,0

2,0

0,01

64