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Lista de Exercícios - Otimização Linear
Profa. Maria do Socorro – DMAp/IBILCE/UNESP
Método Simplex
Ref.: Bazaara, M. e J.J. Javis - ‘Linear Programming and Network Flows’ - John Wiley, 1977.
1) Resolva o problema abaixo pelo método simplex começando com a solução básica factível
(x1,x2) = (4,0).
max -x1 + 2x2
s.a 3x1 + 4x2 = 12
2x1 - x2 12
x1, x2 0
2) Considere o problema
max 2x1 + x2 – 3x3 + 5x4
s.a x1 + 2x2 + 4x3 - x4 6
2x1 + 3x2 - x3 + x4 12
x1 + x3 + x4 4
x1, x2, x3, x4 0
Encontre a solução básica factível onde as variáveis x1, x2 e x4 são básicas. Esta solução é ótima?
Senão encontre a solução ótima partindo desta solução.
3) Resolva os problemas abaixo pelo método simplex.
a)
Min zxx 212
s.a. 93 21 xx
322 21 xx
and 80,10 21 xx
b)
Min zxxxxx 54321 322
s.a 022 54321 xxxxx
5,...,1,0
0
022
54321
54321
jx
xxxxx
xxxxx
j
c)
Max z 1x
s.a
2043 4321 xxxx
4,...1,0
037
52
421
31
jx
xxx
xx
j
d)
02,1
121
62312
.
3min 21
xx
xx
xx
as
xxz
e)
02,1
121
4221
.
2412max
xx
xx
xx
as
xxz
f)
02,1
321
4221
.
231max
xx
xx
xx
as
xxz
4) Verifique usando o método simplex que o problema abaixo é ilimitado. Escreva a classe de
soluções viáveis que fazem com que:
as
xxxx
.
321 = zMin 4321
102 4321 xxxx
4,...,1,0
302443
20225
4321
4321
jx
xxxx
xxxx
j
5) - Considere o seguinte problema:
Min zxxxx 4321 52
s.a. 44321 xxxx
4,...,1,0
252
52432
4321
4321
jx
xxxx
xxxx
j
.
Mostre, usando o método simplex que o problema é infactível.
4- Use o método simplex para verificar se o sistema de inequações abaixo é compatível.
4,...,1,0
9235
45444
44
4321
4321
431
jx
xxxx
xxxx
xxx
j
6) Considere o problema:
Min zxxxx 4321 1232
s.a
0992 4321 xxxx
0,0,0,0
02
4321
433
1
213
1
xxxx
xxxx
acrescente as variáveis de folga 5x 6x , e as use como solução básica inicial.
a) Resolva o problema pelo método simplex considerando que:
i - a variável candidata a entrar na base é a variável não básica como menor custo relativo
ii - a variável que sai da base é a variável básica com menor índice 𝑙 = 𝑖 satisfazendo
miy
y
x
l i
i
B
i
,..1,0,
ˆ
min
o que acontece?
b) Resolva o problema usando a regra de Bland para mostrar que o algoritmo converge.
c) Resolva o problema usando um dado para tomar as suas decisões em caso de empate e mostre
que o algoritmo converge.
7) Considere o problema:
Max 21 xxz
s.a 121 xx
0,0
32
3
21
21
21
xx
xx
xx
a) Desenhe a região factível
b) Resolva o problema graficamente
c) Mostre graficamente que a solução ótima é degenerada
d) mostre na figura que restrição pode ser retirada do problema para obter uma solução ótima nào
degenerada.
8) Considere o seguinte problema de programação linear:
𝑚𝑎𝑥 321 32 xxxz
s.a
62 321 xxx
3,...,1,0
42 31
jx
xx
j
a)Resolva pelo método simplex.
b) Multiplique a segunda equação por 2 e resolva o problema novamente. Qual é o efeito desta
multiplicação nos valores da variáveis duais? Qual é o efeito no valor ótimo da função objetivo?
9) Considere o seguinte problema de programação linear:
Min 321 3 xxxz
s.a
3,...,1,0
2
62
321
321
jx
xxx
xxx
j
a)Resolva pelo método simplex.
b)Troque o sinal da primeira restrição para ' <=' e resolva o problema novamente.
10) Resolva o problema pelo método simplex revisado:
min 4321 8429 xxxxz
s.a
4,...,1,0
103
2032
4321
4321
jx
xxxx
xxxx
j
a) mostre que o problema possui infinitas soluções
b) encontre todas as soluções básicas viáveis ótimas
11) Resolve o problema abaixo pelo método simplex. Desenhe a região factível e mostre no gráfico
a solução visitada a cada iteração.
.0,0
523
42
.
min
21
21
21
21
xx
xx
xx
as
xxz
12) Mostre que o seguinte problema é infactível.
0,0,0
1
6
54
.
332min
321
1
321
321
321
xxx
x
xxx
xxx
as
xxxz
13) Vimos que a maior parte do esforço computacional do método simplex é dedicado ao cálculo
dos custos relativos, j
t
jj Acc ˆ , das variáveis não básicas. Suponha que ao invés de usar a regra:
}ˆ{minˆ j
j
k cc para escolher a variável não básica candidata a entrar na base, simplesmente
escolhemos a primeira variável que tiver 0ˆ j
t
jj Acc . Isto poderia eliminar o cálculo de um
grande número de custos relativos. Discute as vantagens e desvantagens desta regra.
14) O objetivo deste exercício é examinar o que acontece com a solução ótima do problema
quando pequenas modificações no mesmo ocorrem. Considere o problema:
Min zxxxx 4321 1234
s.a
10232 4321 xxxx
4,...1,0
163241 4321
jx
xxxx
j
a) Resolva o problema usando um software. Anote a solução obtida
b) mude o custo de 𝑥4 para 4 e reotimize o problema. Mude para 8 e reotimize. Como a soluçào
ótima do problema variou em cada caso?
c) mude o coeficiente de 𝑥2 na segunda equação para 𝑎22 = 5 e reotimize. O que muda na soluçào
do problema?
d) Faça as seguintes modificações no valor do lado direito da primeira restrição:
mude de b1 = 10 para b1 = 8 e reotimize.
mude de b1 = 10 para b1 = 12 e reotimize
mude de b1 = 10 para b1 = 20 e reotimize
examine a nova solução em cada caso.
e) Acrescente uma nova atividade (𝑥5) ao problema com os seguintes dados:
c5 = -1
a15 = 2, a25 = -3.
Reotimize o problema. Como voce poderia ter previsto esta nova solução analisando a solução do
problema original?
f) Acrescente individualmente cada uma das restrições abaixo e analise as mudanças na solução
ótima.
6
8422
4
4321
4321
4321
xxxx
xxxx
xxxx