L2 Lösen von Linearen Optimierungsproblemen

Bezug zur Grafischen Vorstellung

Für das Beispiel mit zwei Strukturvariablen ist es möglich, den Ablauf des Simplexalgorithmuses grafisch nachzuvollziehen. Die Werte der Strukturvariablen sind auf dem Koordinatensystem abgetragen, die der Schlupfvariablen lassen sich nicht direkt ablesen. Allerdings ist auf den Grenzlinien die Schlupfvariable gleich null, da dort die Nebenbedingung exakt als Gleichung erfüllt ist.

Außer den Nebenbedingungen grenzen noch die Nichtnegativitätsbedingungen der Strukturvariablen den zulässigen Bereich entlang von Abszisse und Ordinate ein.

Ecken repräsentieren Basislösungen

An den Schnittpunkten zweier Geraden, den „Ecken“ des zulässigen Bereichs, sind zwei Bedingungen exakt erfüllt und dementsprechend zwei Variablen gleich null. Die Basislösungen eines Linearen Optimierungsproblems zeichnen sich dadurch aus, dass immer so viele Variablen null sind, wie es Strukturvariablen gibt. In der grafischen Darstellung erscheinen die zulässigen Basislösungen als Ecken.

Grafische_und_rechnerische_darstellung_vorgehen_beim_Loesen

Im Ausgangstableau sind sowohl x1=0 als auch x2=0, d.h. die Lösung wird durch den Koordinatenursprung repräsentiert.

Bei der 1. Iteration (Umrechnung 1. Tableau in 2. Tableau) wird x2 soweit erhöht, bis an eine Grenze gestoßen wird. In dieser Ecke sind x1=0 und x4=0.

Bei der 2. Iteration (Umrechnung 2. Tableau in 3. Tableau) wird in die benachbarte Ecke gesprungen, dort sind x3=0 und x4=0. Der Zielwert ist der höchste erreichbare, die Zielfunktion lässt sich nicht ohne den zulässigen Bereich zu verlassen auf ein höheres Niveau verschieben.

Der Simplexalgorithmus springt also bei jeder Iteration zu einer benachbarten Ecke. Er bewegt sich dabei immer entlang des äußeren Randes des zulässigen Bereichs.

Alternative Darstellung

Knoten (Kreise) repräsentieren Ecken; Kanten (Verbindungslinien) mögliche Iterationen

Repraesentation_Simplexalgorithmus_als_Graf
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