Resolver
mediante el método simplex el siguiente problema:
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Maximizar
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Z = f(x,y) = 3x + 2y
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sujeto a:
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2x + y ≤ 18
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2x + 3y ≤ 42
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3x + y ≤ 24
|
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x ≥ 0 , y ≥ 0
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Se consideran las
siguientes fases:
1. Convertir
las desigualdades en igualdades
Se introduce una variable
de holgura por cada una de las restricciones del tipo ≤, para convertirlas
en igualdades, resultando el sistema de ecuaciones lineales:
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2x + y + r = 18
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2x + 3y + s = 42
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3x +y + t = 24
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2. Igualar la
función objetivo a cero
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- 3x - 2y + Z = 0
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3. Escribir la
tabla inicial simplex
En las columnas
aparecerán todas las variables básicas del problema y las variables de
holgura/exceso. En las filas se observan, para cada restricción las variables
de holgura con sus coeficientes de las igualdades obtenidas, y la última fila
con los valores resultantes de sustituir el valor de cada variable en la
función objetivo, y de operar tal como se explicó en la teoría para obtener el
resto de valores de la fila:
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Tabla I . Iteración nº 1
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|||||||
|
3
|
2
|
0
|
0
|
0
|
|||
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Base
|
Cb
|
P0
|
P1
|
P2
|
P3
|
P4
|
P5
|
|
P3
|
0
|
18
|
2
|
1
|
1
|
0
|
0
|
|
P4
|
0
|
42
|
2
|
3
|
0
|
1
|
0
|
|
P5
|
0
|
24
|
3
|
1
|
0
|
0
|
1
|
|
Z
|
0
|
-3
|
-2
|
0
|
0
|
0
|
|
4. Condición
de parada
Cuando en la fila
Z no existe ningún valor negativo, se ha alcanzado la solución óptima del
problema. En tal caso, se ha llegado al final del algoritmo. De no ser así, se
ejecutan los siguientes pasos.
5. Condición
de entrada y salida de la base
- Primero debemos saber la variable que
entra en la base. Para ello escogemos la columna de aquel valor que en la
fila Z sea el menor de los negativos. En este caso sería la variable x
(P1) de coeficiente - 3.
Si existiesen dos o más coeficientes iguales que cumplan la condición anterior (caso de empate), entonces se optará por aquella variable que sea básica.
La columna de la variable que entra en la base se llama columna pivote (En color verde). - Una vez obtenida la variable que
entra en la base, estamos en condiciones de deducir cual será la variable
que sale. Para ello se divide cada término independiente (P0) entre
el elemento correspondiente de la columna pivote, siempre que el resultado
sea mayor que cero, y se escoge el mínimo de ellos.
En nuestro caso: 18/2 [=9] , 42/2 [=21] y 24/3 [=8]
Si hubiera algún elemento menor o igual a cero no se realiza dicho cociente, y caso de que todos los elementos de la columna pivote fueran de ésta condición tendríamos una solución no acotada y terminaríamos el problema (Ver teoría del método Simplex).
El término de la columna pivote que en la división anterior dé lugar al menor cociente positivo, el 3, ya que 8 es el menor cociente, indica la fila de la variable de holgura que sale de la base, t (P5). Esta fila se llama fila pivote (En color verde).
Si al calcular los cocientes, dos o más son iguales (caso de empate), se escoge aquella que no sea variable básica (si es posible). - En la intersección de la fila
pivote y columna pivote tenemos el elemento pivote, 3.
6. Encontrar
los coeficientes de la nueva tabla.
Los nuevos
coeficientes de la fila pivote, t (P5), se obtienen dividiendo todos los
coeficientes de dicha fila entre el elemento pivote, 3, que es el que hay que
convertir en 1.
A continuación
mediante la reducción gaussiana hacemos ceros los restantes términos de su
columna, con lo que obtenemos los nuevos coeficientes de las otras filas
incluyendo los de la función objetivo Z.
También se puede
hacer de la siguiente manera:
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Fila del pivote:
Nueva fila del pivote = (Vieja fila del pivote) /
(Pivote)
Resto de las filas:
Nueva fila = (Vieja fila) -(Coeficiente de la vieja
fila en la columna de la variable entrante) x (Nueva fila del pivote)
Veámoslo con un ejemplo una vez calculada la fila del
pivote (fila de x (P1) en la Tabla II):
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|
Tabla II . Iteración nº 2
|
|||||||
|
3
|
2
|
0
|
0
|
0
|
|||
|
Base
|
Cb
|
P0
|
P1
|
P2
|
P3
|
P4
|
P5
|
|
P3
|
0
|
2
|
0
|
1/3
|
1
|
0
|
-2/3
|
|
P4
|
0
|
26
|
0
|
7/3
|
0
|
1
|
-2/3
|
|
P1
|
3
|
8
|
1
|
1/3
|
0
|
0
|
1/3
|
|
Z
|
24
|
0
|
-1
|
0
|
0
|
1
|
|
Se puede observar
que no hemos alcanzado la condición de parada ya que en los elementos de la
última fila, Z, hay uno negativo, -1. Hay que repetir el proceso:
- La variable que entra en la base es y
(P2), por ser la variable que corresponde a la columna donde se
encuentra el coeficiente -1.
- Para calcular la variable que sale,
dividimos los términos de la última columna entre los términos
correspondientes de la nueva columna pivote: 2 / 1/3 [=6] , 26 / 7/3
[=78/7] y 8 / 1/3 [=24]
y como el menor cociente positivo es 6, tenemos que la variable que sale es r (P3). - El elemento pivote, que ahora hay que
hacer 1, es 1/3.
Operando de forma
análoga a la anterior obtenemos la tabla:
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Tabla III . Iteración nº 3
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|||||||
|
3
|
2
|
0
|
0
|
0
|
|||
|
Base
|
Cb
|
P0
|
P1
|
P2
|
P3
|
P4
|
P5
|
|
P2
|
2
|
6
|
0
|
1
|
3
|
0
|
-2
|
|
P4
|
0
|
12
|
0
|
0
|
-7
|
1
|
4
|
|
P1
|
3
|
6
|
1
|
0
|
-1
|
0
|
1
|
|
Z
|
30
|
0
|
0
|
3
|
0
|
-1
|
|
Como en los
elementos de la fila Z hay uno negativo, -1, significa que no hemos llegado
todavía a la solución óptima. Hay que repetir el proceso:
- La variable que entra en la base es t
(P5), por ser la variable que corresponde al coeficiente -1.
- Para calcular la variable que sale,
dividimos los términos de la última columna entre los términos
correspondientes de la nueva columna pivote: 6/(-2) [=-3] , 12/4 [=3], y
6/1 [=6]
y como el menor cociente positivo es 3, tenemos que la variable que sale es s (P4). - El elemento pivote, que ahora hay que
hacer 1, es 4.
Obtenemos la
tabla:
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Tabla IV . Iteración nº 4
|
|||||||
|
3
|
2
|
0
|
0
|
0
|
|||
|
Base
|
Cb
|
P0
|
P1
|
P2
|
P3
|
P4
|
P5
|
|
P2
|
2
|
12
|
0
|
1
|
-1/2
|
1/2
|
0
|
|
P5
|
0
|
3
|
0
|
0
|
-7/4
|
1/4
|
1
|
|
P1
|
3
|
3
|
1
|
0
|
3/4
|
-1/4
|
0
|
|
Z
|
33
|
0
|
0
|
5/4
|
1/4
|
0
|
|
Se observa que en
la última fila todos los coeficientes son positivos, por lo tanto se cumple la
condición de parada, obteniendo la solución óptima.
La solución
óptima viene dada por el valor de Z en la columna de los valores solución, en
nuestro caso: 33. En la misma columna se puede observar el punto donde
se alcanza, observando las filas correspondientes a las variables de decisión
que han entrado en la base: (x,y) = (3,12)
muy bueno compañero....
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