Bilanciamento di tempi e costi Progetti a risorse limitate Note bibliografiche

Documenti analoghi
Sommario. Prefazione... xi

Indice. Nota degli autori. 1 Capitolo 1 Introduzione alla ricerca operativa

Indice. 1 Introduzione... 1

Programmazione Lineare

Metodi e Modelli per l Ottimizzazione Combinatoria Ripasso sulla Programmazione Lineare e il metodo del Simplesso (parte I)

Domande d esame. Ricerca Operativa. G. Liuzzi. Giovedí 14 Maggio Istituto di Analisi dei Sistemi ed Informatica IASI - CNR

Metodi & Modelli per le Scelte Economiche

iv Indice c

COMPITO DI RICERCA OPERATIVA. max x 1 + x 2 x 1 2x 2 + x 3 = 4 x 1 x 2 x 3 = 3 x 2 + 2x 3 = 1 x 1, x 2, x 3 0

5.3 Metodo dei piani di taglio

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI ROMA TRE Corso di Studi in Ingegneria Informatica Ricerca Operativa 1 Seconda prova intermedia 20 giugno 2014

Ricerca Operativa. G. Liuzzi. Lunedí 20 Aprile 2015

Ricerca Operativa. G. Liuzzi. Lunedí 23 Marzo Il Metodo del Simplesso Java API Problema di Trasporto

1.4.3 Tassi su altre basi temporali... 16

Indice generale. Prefazione

Il modello duale. Capitolo settimo. Introduzione

Esercizi di Ricerca Operativa I

Metodi generali per la soluzione di problemi di PLI

Esercizi sulla Programmazione Lineare. min. cx Ax b x 0

Ricerca Operativa. Ricerca Operativa p. 1/6

Geometria della programmazione lineare

Contenuto e scopo presentazione. Modelli Lineari Interi/Misti. Piani di taglio. Piani di taglio. Piani di taglio Versione 31/08/

PROGRAMMAZIONE DEL GRUPPO DISCIPLINARE A.S. 2015/2016 INDIRIZZO SCOLASTICO: DISCIPLINA: MATEMATICA ORE SETT.LI: 4 CLASSE: V SIA

Teoria della Programmazione Lineare. Teoria della Programmazione Lineare p. 1/8

Figura 1: 1) Si scriva la formulazione del problema come problema di PLI (con un numero minimo di vincoli) e la matrice dei vincoli.

Esame di Ricerca Operativa del 19/01/2016

ISTITUTO D ISTRUZIONE SUPERIORE BERNALDA-FERRANDINA Presidenza: BERNALDA (MT)- Via Schwartz, Tel./Fax:

13 Capitolo I La natura e lo scopo della microeconomia. 35 Capitolo II L utilità cardinale e la scelta del consumatore

Indice. 5 Basi di Gröbner Ideali monomiali Basi di Gröbner... 22

Esame di Ricerca Operativa del 19/01/2016

Esame di Ricerca Operativa del 16/06/2015

Esame di Ricerca Operativa del 15/01/2015

RICERCA OPERATIVA. Tema d esame del 04/03/2008 (Simulazione)

Indice. Problemi presenti sul sito

1 Il metodo dei tagli di Gomory

Prefazione Ringraziamenti dell'editore Il sito web dedicato al libro Test online: la piattaforma McGraw-Hill Education Guida alla lettura

Esercizi per il corso di ricerca operativa 1

Esercizi su ottimizzazione vincolata

Soluzione dei Problemi di Programmazione Lineare

Prerequisiti: regole base di derivazione; funzioni a più variabili; derivate parziali; nozione di integrale

TOM M. APOSTOL : VOLUME TERZO :ANALISI 2. ~i CALCOLO ::: !! f PROGRAMMA DI MATEMATICA FISICA ELETTRONICA ... I BORINGHIERI.:~. .,. .. t... ~ ,.

Metodi e Modelli per l Ottimizzazione Combinatoria Metodi basati su generazione di colonne

4.5 Metodo del simplesso

LA PROGRAMMAZIONE LINEARE

Liceo Scientifico Statale Leonardo da Vinci Reggio Calabria. PROGRAMMA DI MATEMATICA Per la classe IV sez.d Anno scolastico 2012/13

Programma Didattico Annuale

INDICE. Problemi presenti sul sito

INTRODUZIONE ALLA TEORIA DEI GIOCHI

Lezioni di Ricerca Operativa

Sallustio Bandini. Programma di Matematica Classe 1^ B Tur a.s Prof.ssa Bruna Lopraino

Esame di Ricerca Operativa del 18/12/12. Esercizio 1. Completare la seguente tabella considerando il problema di programmazione lineare:

sezioni incluso Espandi tutto 0. Elementi di matematica elementare (parzialmente incluso) Sezione 0.1: I numeri reali Sezione 0.2: Regole algebriche.

Ricerca Operativa Note su Programmazione Lineare e Metodo del Simplesso (parte I)

Ricerca Operativa. Docente. 1. Introduzione

LEZIONE N. 6 - PARTE 1 - Introduzione

SCHEMA DI COLLOCAZIONE delle monografie disposte a scaffale aperto

Introduzione alla programmazione lineare

Ricerca Operativa (Compito A) Appello del 16/06/2014 Andrea Scozzari

Soluzione grafica di problemi PM in 2 variabili

Liceo scientifico Leonardo da Vinci PROGRAMMA DI MATEMATICA ANNO SCOLASTICO 2013/2014 II A LE EQUAZIONI LINEARI

4 Analisi nel dominio del tempo delle rappresentazioni in

Programmazione Matematica: VI Estensioni dell algoritmo del Simplesso

Introduzione al Metodo del Simplesso. 1 Soluzioni di base e problemi in forma standard

Problemi di flusso a costo minimo

appuntiofficinastudenti.com 1. Strutture algebriche e polinomi

APPUNTI ANALISI MATEMATICA

Sallustio Bandini. Programma di Matematica Classe 1^ A Tur a.s Prof.ssa Bruna Lopraino

La Programmazione Lineare e l Algoritmo del Simplesso

PIANO DI LAVORO DEL DOCENTE prof. DIMONOPOLI A.S. 2013/2014 CLASSE 2ALS MATERIA: MATEMATICA

LICEO SCIENTIFICO STATALE G. MARCONI FOGGIA. PROGRAMMA DI Matematica. Classe IVB. Anno Scolastico


Modelli di programmazione matematica Produzione Bin packing (Zaino) Trasporto Magazzino Assegnazione Commesso viaggiatore Scheduling Supply Chain

PIANO DI LAVORO DEL DOCENTE prof. DIMONOPOLI A.S. 2015/2016 CLASSE 2ALS MATERIA: MATEMATICA

Programmazione Lineare Intera. Programmazione Lineare Intera p. 1/4

Capitolo 3: Ottimizzazione Discreta. E. Amaldi DEIB, Politecnico di Milano

LA PROGRAMMAZIONE MATEMATICA (p.m.)

Gli insiemi e le relazioni. Elementi di logica

PROGRAMMA DI MATEMATICA PER LA CLASSE 2^A DEL LICEO SCIENTIFICO MALPIGHI SEZIONE ASSOCIATA I.I.S

Indice. Prefazione. Fattorizzazione di A + B Fattorizzazione di trinomi particolari 22 2

ISTITUTO DI ISTRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE ELENA DI SAVOIA PIERO CALAMANDREI BARI. ISTITUTO TECNOLOGICO CHIMICO Ambientale e Sanitario

Introduzione La natura e lo scopo dei sistemi contabili 1

Corso di Matematica Applicata A.A

PROGRAMMAZIONE GENERALE MATEMATICA-INFORMATICA a.s

Indice. Capitolo 1 Richiami di calcolo numerico 1. Capitolo 2 Rappresentazioni di dati 13

Esercizio 1. Esercizio 2

G. C. Barozzi - C. Corradi Matematica ( per le scienze economiche e statistiche. il Mulino

Programma di matematica classe Prima

PIANO DI LAVORO DEL DOCENTE prof. DIMONOPOLI A.S. 2014/2015 CLASSE 2ALS MATERIA: MATEMATICA

Il metodo del simplesso

Analisi Matematica 1

Esercizi svolti di Programmazione Lineare. a cura di Laura Scrimali Dipartimento di Matematica e Informatica Università di Catania

GAMBOTTO-MANZONE, Conoscere e applicare la Matematica, vol.2 Tramontana GAMBOTTO-MANZONE, Conoscere e applicare la Matematica, vol.

Corso di Laurea in Ingegneria Informatica (L8) Anno Accademico 2015/2016 ALGEBRA LINEARE E GEOMETRIA

CONVITTO NAZIONALE CARLO ALBERTO Scuole annesse: Primaria Secondaria I grado Liceo Scientifico

Metodi e Modelli per l Ottimizzazione Combinatoria Metodi Risolutivi per la Programmazione Lineare Intera

Proposizioni. Negazione di una proposizione. Congiunzione e disgiunzione di due proposizioni. Predicati. Quantificatori.

Sommario. Capitolo 1 I dati e la statistica 1. Capitolo 2 Statistica descrittiva: tabelle e rappresentazioni grafiche 25

Problemi di Flusso: Il modello del Trasporto

Programma di Matematica IB,a.a.2015/2016

LICEO SCIENTIFICO L. DA VINCI - REGGIO CALABRIA ANNO SCOLASTICO 2013/2014 PROGRAMMA DI MATEMATICA SVOLTO DALLA CLASSE I SEZ.H

Transcript:

Indice Prefazione 1 1 Modelli di ottimizzazione 3 1.1 Modelli matematici per le decisioni.................... 4 1.1.1 Fasi di sviluppo di un modello................... 7 1.2 Esempi di problemi di ottimizzazione................... 9 1.2.1 Problema del commesso viaggiatore................ 9 1.2.2 Un problema di trasporto...................... 12 1.2.3 Un problema di localizzazione................... 13 1.3 Modelli di ottimizzazione.......................... 15 1.4 Modelli di ottimizzazione matematica................... 21 1.4.1 Rappresentazione geometrica delle superfici di livello....... 23 1.4.2 Ottimizzazione matematica vincolata............... 23 1.5 Algoritmi iterativi di ottimizzazione.................... 25 1.6 Ottimizzazione multi-obiettivo....................... 27 1.6.1 Ottimizzazione multi-obiettivo senza priorità........... 28 1.6.2 Ottimizzazione multi-obiettivo con priorità............ 29 1.7 Note bibliografiche............................. 30 2 Ottimizzazione lineare 31 2.1 Applicazioni dell ottimizzazione lineare.................. 31 2.1.1 Mix produttivo........................... 32 2.1.2 Miscelazione............................ 34 2.1.3 Trasporto.............................. 39 2.1.4 Pianificazione produttiva multi-periodo.............. 41 2.1.5 Selezione di investimenti finanziari................ 44 2.1.6 Regressione............................. 45 2.1.7 Classificazione........................... 47 2.2 Formulazioni di ottimizzazione lineare................... 49 2.2.1 Forma generale uniforme...................... 50 2.2.2 Forma standard........................... 51 2.2.3 Forma generale mista........................ 52 2.2.4 Equivalenza tra formulazioni.................... 52 2.2.5 Assunzioni dell ottimizzazione lineare............... 56 2.2.6 Ammissibilità, illimitatezza e ottimalità.............. 59 2.3 Note bibliografiche............................. 60

vi Indice 3 Geometria dell ottimizzazione lineare 61 3.1 Geometria di problemi in due e tre dimensioni............... 62 3.1.1 Rappresentazione dei vincoli.................... 63 3.1.2 Rappresentazione della funzione obiettivo............. 66 3.1.3 Soluzione del modello lineare................... 67 3.1.4 Problemi in tre dimensioni..................... 68 3.1.5 Caratterizzazione delle soluzioni ottimali............. 69 3.1.6 Soluzioni ottimali multiple..................... 71 3.1.7 Problemi inammissibili....................... 72 3.1.8 Problemi illimitati......................... 73 3.1.9 Vincoli attivi, inattivi e ridondanti................. 74 3.1.10 Problemi di minimizzazione.................... 75 3.1.11 Geometria di problemi in forma standard............. 77 3.2 Poliedri, vertici e soluzioni di base..................... 78 3.2.1 Insiemi convessi.......................... 78 3.2.2 Iperpiani, semispazi e poliedri................... 79 3.2.3 Punti estremi e vertici di un poliedro................ 83 3.2.4 Interpretazione geometrica delle soluzioni di base......... 85 3.2.5 Soluzioni di base.......................... 89 3.2.6 Equivalenza tra soluzioni di base, vertici e punti estremi..... 92 3.2.7 Numerosità delle soluzioni di base................. 94 3.2.8 Soluzioni di base degeneri..................... 95 3.2.9 Soluzioni di base nello spazio dei vincoli............. 96 3.2.10 Soluzioni di base per problemi in forma generale......... 97 3.2.11 Corrispondenza tra basi e soluzioni di base............ 99 3.2.12 Soluzioni di base per variabili limitate............... 100 3.2.13 Esistenza di soluzioni di base ottimali............... 101 3.3 Note bibliografiche............................. 105 4 Algoritmo del simplesso 107 4.1 Introduzione all algoritmo del simplesso.................. 108 4.1.1 Geometria del simplesso nello spazio delle variabili........ 110 4.2 Condizioni di ottimalità........................... 113 4.3 Direzioni ammissibili e algoritmo del simplesso.............. 118 4.4 Cambio di base per l algoritmo del simplesso............... 120 4.5 Algoritmo del simplesso: fase II...................... 126 4.5.1 Tableau del simplesso....................... 131 4.6 Convergenza dell algoritmo del simplesso................. 134 4.6.1 Degenerazione e regole anticiclaggio............... 135 4.7 Ricerca di una soluzione ammissibile - Fase I............... 139 4.8 Estensione al caso di variabili limitate................... 142 4.9 Complessità dell algoritmo del simplesso................. 144 4.9.1 Congettura di Hirsch........................ 146 4.10 Il simplesso nello spazio dei vincoli.................... 147 4.11 Note bibliografiche............................. 151

Indice vii 5 Dualità 153 5.1 Esempi di problemi duali.......................... 154 5.1.1 Duale del problema di mix produttivo............... 154 5.1.2 Duale del problema della dieta................... 156 5.1.3 Duale del problema di trasporto.................. 157 5.2 Problemi lineari duali............................ 159 5.3 Teoremi di dualità.............................. 162 5.3.1 Dualità debole........................... 162 5.3.2 Dualità forte............................ 164 5.3.3 Schema riassuntivo dei legami tra primale e duale......... 165 5.3.4 Scarti complementari........................ 167 5.4 Lemma di Farkas e teoremi delle alternative................ 169 5.5 Algoritmo del simplesso duale....................... 172 5.6 Note bibliografiche............................. 178 6 Analisi di sensitività e parametrica 179 6.1 Interpretazione geometrica......................... 180 6.2 Analisi di sensitività............................. 184 6.2.1 Variazioni nella funzione obiettivo................. 184 6.2.2 Variazioni nel termine noto..................... 186 6.2.3 Variazioni nella matrice dei vincoli................ 188 6.3 Analisi parametrica............................. 189 6.3.1 Analisi parametrica rispetto al termine noto............ 190 6.3.2 Caratterizzazione delle soluzioni ottimali del duale........ 196 6.3.3 Analisi parametrica rispetto ai coefficienti di costo........ 198 6.4 Prezzi ombra................................ 199 6.4.1 Legame tra prezzi ombra e coefficienti di costo ridotto...... 202 6.5 Variazioni strutturali di un problema.................... 205 6.5.1 Aggiunta di una nuova variabile.................. 205 6.5.2 Aggiunta di un nuovo vincolo................... 207 6.6 Report del simplesso............................ 209 6.7 Note bibliografiche............................. 213 7 Coni, poliedri e ottimizzazione lineare 217 7.1 Lemma di Farkas e dualità......................... 218 7.1.1 Teorema dell iperpiano separatore................. 218 7.1.2 Lemma di Farkas e teorema di dualità forte............ 220 7.1.3 Altre formulazioni dei teoremi delle alternative.......... 223 7.1.4 Una diversa formulazione del teorema di dualità forte....... 223 7.2 Proiezione di poliedri e metodo di eliminazione di Fourier-Motzkin... 225 7.3 Rappresentazione di poliedri........................ 228 7.3.1 Cono di recessione, raggi estremi e spazio di linealità....... 228 7.3.2 Involucri affini, conici e convessi.................. 233 7.3.3 Teorema di Caratheodory...................... 236 7.3.4 Teoremi di rappresentazione di Minkowsky-Weyl......... 238 7.3.5 Condizioni di illimitatezza dell ottimizzazione lineare...... 245 7.3.6 Teorema fondamentale dell ottimizzazione lineare........ 247 7.4 Note bibliografiche............................. 248

viii Indice 8 Ottimizzazione intera 249 8.1 Applicazioni dell ottimizzazione intera................... 250 8.1.1 Knapsack e capital budgeting................... 250 8.1.2 Pianificazione produttiva con lotti minimi............. 252 8.1.3 Pianificazione produttiva con costi fissi.............. 254 8.1.4 Localizzazione di impianti..................... 255 8.1.5 Scheduling............................. 257 8.1.6 Vincoli either-or e disgiuntivi................... 258 8.1.7 Covering, packing e partitioning.................. 259 8.1.8 Assegnazione............................ 261 8.2 Proprietà dell ottimizzazione intera..................... 262 8.2.1 Rilasciamenti............................ 263 8.2.2 Geometria dell ottimizzazione intera................ 264 8.2.3 Formulazioni alternative e formulazione ideale.......... 266 8.2.4 Unimodularità e formulazione ideale................ 270 8.3 Metodi dei piani di taglio.......................... 272 8.3.1 Taglio di Gomory.......................... 275 8.4 Metodi enumerativi............................. 281 8.4.1 Algoritmo di branch and bound.................. 283 8.5 Note bibliografiche............................. 292 9 Ottimizzazione nei grafi 293 9.1 Grafi..................................... 293 9.2 Alberi di supporto di costo minimo..................... 302 9.2.1 Modelli di ottimizzazione matematica............... 302 9.2.2 Algoritmo di Kruskal........................ 305 9.2.3 Algoritmo di Prim......................... 307 9.3 Problemi di cammino minimo....................... 308 9.3.1 Modelli di ottimizzazione matematica............... 310 9.3.2 Algoritmo di Dijkstra........................ 311 9.3.3 Algoritmo di Floyd-Warshall.................... 315 9.4 Problemi di flusso.............................. 318 9.4.1 Problema di taglio minimo..................... 322 9.4.2 Algoritmo di Ford-Fulkerson.................... 323 9.5 Problema del commesso viaggiatore.................... 329 9.5.1 Modelli di ottimizzazione matematica............... 330 9.6 Note bibliografiche............................. 331 10 Ottimizzazione di progetti 333 10.1 Rappresentazione di progetti mediante digrafi............... 333 10.1.1 Scomposizione di un progetto in attività elementari........ 334 10.1.2 Digrafi con le attività sui nodi................... 335 10.1.3 Digrafi con le attività sugli archi.................. 336 10.1.4 Identificazione di un cammino critico............... 336 10.1.5 Diagrammi di Gantt........................ 339 10.2 Modelli probabilistici per l analisi PERT.................. 340 10.2.1 Distribuzione del tempo di completamento............ 342 10.2.2 Analisi dei costi.......................... 346 10.3 Modelli di ottimizzazione matematica................... 349 10.3.1 Progetti a risorse illimitate..................... 349

Indice ix 10.3.2 Bilanciamento di tempi e costi................... 350 10.3.3 Progetti a risorse limitate...................... 351 10.4 Note bibliografiche............................. 354 11 Ottimizzazione non lineare 355 11.1 Funzioni convesse.............................. 356 11.2 Problemi di ottimizzazione non lineare................... 361 11.3 Applicazioni dell ottimizzazione non lineare................ 364 11.3.1 Regressione con i minimi quadrati................. 364 11.3.2 Classificazione con regolarizzazione................ 364 11.3.3 Selezione di investimenti finanziari................ 365 11.3.4 Mix produttivo e trasporto con costi variabili........... 366 11.3.5 Mix produttivo con elasticità dei prezzi.............. 367 11.3.6 Localizzazione e allocazione logistica............... 367 11.4 Geometria dell ottimizzazione non lineare................. 368 11.5 Condizioni di esistenza di soluzioni ottimali................ 374 11.5.1 Ottimi locali e globali di funzioni convesse............ 376 11.6 Condizioni di ottimalità: problemi non vincolati.............. 377 11.6.1 Condizioni necessarie del primo ordine.............. 377 11.6.2 Condizioni necessarie e sufficienti per funzioni convesse..... 378 11.6.3 Condizioni necessarie e sufficienti del secondo ordine...... 378 11.6.4 Geometria dei punti stazionari................... 380 11.7 Dualità per problemi non lineari vincolati................. 383 11.7.1 Dualità debole e forte........................ 385 11.7.2 Duale di problemi lineari...................... 388 11.8 Condizioni di ottimalità: problemi vincolati................ 389 11.8.1 Condizioni di Karush-Kuhn-Tucker................ 389 11.8.2 Qualificazione dei vincoli e piano tangente............ 392 11.8.3 Condizioni necessarie del primo ordine.............. 393 11.9 Note bibliografiche............................. 396 12 Metodi di ottimizzazione non lineare 397 12.1 Metodi iterativi di discesa.......................... 397 12.2 Ottimizzazione non lineare non vincolata................. 399 12.2.1 Problemi unidimensionali..................... 399 12.2.2 Metodi di approssimazione polinomiale.............. 401 12.2.3 Metodo del gradiente........................ 402 12.2.4 Metodo di Newton......................... 403 12.2.5 Metodi Quasi-Newtoniani..................... 404 12.3 Ottimizzazione non lineare vincolata.................... 405 12.3.1 Metodi di penalità......................... 406 12.3.2 Metodi di barriera......................... 408 12.4 Metodi di ottimizzazione lineare a punti interni.............. 410 12.5 Note bibliografiche............................. 414

x Indice 13 Ottimizzazione nei sistemi stocastici 415 13.1 Teoria delle decisioni............................ 415 13.1.1 Decisioni ottimali in condizioni di rischio............. 418 13.1.2 Decisioni sequenziali e alberi di decisione............. 422 13.1.3 Valore atteso dell informazione campionaria........... 427 13.1.4 Efficienza dell informazione campionaria............. 427 13.1.5 Teoria dell utilità.......................... 428 13.1.6 Decisioni ottimali in condizioni di incertezza........... 431 13.2 Teoria dei giochi e ottimizzazione..................... 434 13.2.1 Equilibrio di Nash per strategie pure e miste............ 437 13.2.2 Strategie miste a due giocatori e dualità.............. 439 13.2.3 Giochi differenziali e dualità.................... 441 13.3 Note bibliografiche............................. 442 A Algebra lineare e analisi 443 A.1 Notazioni.................................. 443 A.2 Vettori e matrici............................... 444 A.3 Sistemi di equazioni e disequazioni lineari................. 448 A.4 Analisi.................................... 449 B Complessità degli algoritmi 455 Bibliografia 459 Indice 465