Simplex-Umformung für Dummies
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- Sebastian Kaufman
- vor 8 Jahren
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1 Simplex-Umformung für Dummies Enthält die Zielfunktion einen negativen Koeffizienten? NEIN Optimale Lösung bereits gefunden JA Finde die Optimale Lösung mit dem Simplex-Verfahren! Wähle die Spalte mit dem größten negativen Wert in der Zielfunktionszeile = Pivotspalte Errechne für jede Zeile mit positivem Pivotspaltenwert den Quotienten aus der Spalte RS (rechte Seite der Gleichung/Ergebnis der Gleichung) und dem Wert der Pivotspalte. Kleinster Quotient = Pivotzeile Schnittstelle aus Pivotspalte und Pivotzeile = Pivotelement 1
2 Beispiel zur Bestimmung von Pivotspalte, Pivotzeile und Pivotelement: Pivotspalte: x4 Warum? Weil diese Spalte in der Zielfunktion (ZF) den höchsten negativen Wert hat: Pivotzeile: s3 Warum? Weil diese Zeile den niedrigsten (positiven) Quotienten aus RS ( rechte Seite der Gleichung) und Pivotspalte x2 4 hat, nämlich 50. Pivotelement: 2 Warum? Der Wert ist der Schnittpunkt aus Pivotspalte und Pivotzeile. Während der Umformung tritt die Beschriftung der Pivotspalte anstelle der Beschriftung der Pivotzeile. Die vorherige Nichtbasisvariable x4 wird dann zur Basisvariablen und tritt an Stelle von s3. Es findet ein sog. Basistausch statt. Die oberste Zeile bleibt dabei bei jeder Umformung unverändert. 2
3 Umformung Schritt 1: Pivotelement muss zu einer 1 werden. Wie? Durch Multiplikation oder Division der gesamten Pivotzeile mit dem Wert, der aus dem Pivotelemt 1 macht. Im Beispiel: Dividieren durch 2. Denn: 2/2 = 1. Wir dividieren also die ganze Zeile durch 2: Das Pivotelement ist jetzt 1, Ziel erreicht. Schritt 2: Alle Element über- und unterhalb des Pivotelement müssen Null werden. Ziel: In der Pivotspalte müssen die Werte der Zeilen GDB, s1, s2 und s5 zu einer 0 umgefprmt werden. In der Zeile x2 beträgt der Wert in der Pivotspalte bereits 0, sodass in dieser Zeile keine Umformung nötig ist. Bei der Umformung geht man Zeile für Zeile durch, in der der Zeilenwert in der Pivotspalte noch keine Null beträgt. Wir fangen z.b. bei der Zeile GDB an. 3
4 Wie wird umgeformt? Zuerst Addieren oder Subtrahieren wir den Pivotspaltenwert der Zeile GDB mit der Zahl, die aus dem Pivotspaltenwert eine Null macht: In der Zeile GDB beträgt der Pivotspaltenwert -20. Wir müssen also + 20 rechnen, damit der Pivotspaltenwert 0 beträgt: (-20) +20 = 0. Jetzt sind auch noch die anderen Werte der Zeile GDB umzuformen. Wir fangen ganz links beim Spaltenwert x2 der Zeile GDB an. Dieser beträgt 0. Wir rechnen: Graphisch gesehen: Der neue Zeilenwert in der Spalte x2 heißt 0 und bleibt damit unverändert. So geht man jetzt in der Zeile GDB Spalte für Spalte durch: Neuer Spaltenwert s1: (+20 x 0) + 0 = 0 (bleibt gleich) Neuer Spaltenwert s2: (+20 x 0) + 0 = 0 (bleibt gleich) Neuer Spaltenwert s3: (+20 x 0,5) + 0 = 10 ( vorher 0) Neuer Spaltenwert s4: (+20 x -4) + 40= -40 ( vorher 40) Neuer Spaltenwert s5: (+20 x 0) + 0= -0 ( vorher 0) Neuer Spaltenwert RS: (+20 x 50) = 3000 ( vorher 2000) Die neue, umgeformte Zeile GDB sieht dann so aus: 4
5 Ebenso verfährt man mit jeder weiteren Zeile, deren Wert in der Pivotspalte noch nicht 0 beträgt. In der Zeile s1 rechnet man anstelle +20 (wie in Zeile GDB) mit dem Faktor -7 : Zur Bestimmung des neuen Spaltenwertes s4 in Zeile s1 rechnet man z.b.: Die vollständig umgeformte Zeile s1 lautet dann: Nach Umformung der Zeilen s2 und s5 lautet das Simplextableau nach Umformung: x4 s4 s4 0 Durch den Basistausch ist x2 4 an die Stelle von s4 3 ( an die Basis ) getreten. Doch die Lösung ist noch nicht optimal, denn in der Zielfunktionszeile (Zeile GDB) steht noch ein negativer Wert (-40 in der Spalte s4). Die Lösung ist erst dann optimal, wenn in der Zeile der Zielfunktion kein negativer Wert mehr vorliegt. Daher ist mindestens eine 2. Umformung nötig. Hierzu müssen aus dem Simplextableau nach Umformung die neue Pivotspalte, die neue Pivotzeile und das neue Pivotelement bestimmt werden: x4 0 Und dann geht es wieder von vorne los. 5
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