Упражнение 4. Вычисление сложных выражений.
где – вектор из компонентов, и – матрицы размерности , причем, , и , , .
Введите данные как в рисунке.
Д ля решения этой задачи нам потребуется функция рабочего листа (SUM), которая суммирует все числа из диапазона ячеек.
Введите в ячейку следующую формулу:
Завершите ввод нажатием комбинации клавиш Ctrl + Shift + Enter.
Этот же результат можно получите, введя в ячейку D6 простую формулу:
.
Упражнение 5. Решение системы линейных уравнений Методом Крамера
Дана линейная система , где – матрица коэффициентов, – столбец (вектор) свободных членов, – столбец (вектор) неизвестных.
По методу Крамера вычисляется по формуле , где - определители матрицы , - определитель исходной матрицы т.е матрицы А. получается из матрицы A заменой i-того столбца столбцом "b"-свободных членов. Это определяет метод реализации алгоритма в Excel.
Например, нужно решить систему линейных уравнений с 3 неизвестными, с коэффициентами и с правой частью .
Вводим матрицы A, b, затем копируем матрицу A три раза (начальная заготовка для матрицы ) рис.1.
-
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
G
|
H
|
I
|
J
|
2
|
|
4
|
8
|
1
|
|
|
|
|
510 000
|
3
|
A
|
1
|
2
|
1
|
|
Det(A)=
|
|
В
|
180 000
|
4
|
|
1
|
5
|
4
|
|
|
|
|
480 000
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
|
4
|
8
|
1
|
|
|
|
|
|
7
|
A1
|
1
|
2
|
1
|
|
Det(A1)=
|
|
X1=
|
|
8
|
|
1
|
5
|
4
|
|
|
|
|
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
4
|
8
|
1
|
|
|
|
|
|
11
|
A2
|
1
|
2
|
1
|
|
Det(A2)=
|
|
X2=
|
|
12
|
|
1
|
5
|
4
|
|
|
|
|
|
13
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14
|
|
4
|
8
|
1
|
|
|
|
|
|
15
|
A3
|
1
|
2
|
1
|
|
Det(A3)=
|
|
X3=
|
|
16
|
|
1
|
5
|
4
|
|
|
|
|
|
17
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1
Затем копируем столбец b и вставляем его в А1 в 1 столбец, в А2 во 2 столбец, в А3 - в 3 столбец
Вычислите определители полученных матриц в ячейки Н7, Н11, Н15.
После определения определителей матриц А1, А2, А3 легко можно получить Х1 по формуле , и так для Х2, Х3
Задания для самостоятельной работы:
1. Решить системы линейных уравнений а) Методом Крамера
2. Вычислите б) квадратичную форму .
Таблица 1.
№
|
Задание № 1
|
Матрица
|
|
|
|
№
|
Задание №1
|
Матрица
|
|
|
1
|
а)
б)
|
|
|
|
|
4
|
а)
б)
|
|
|
|
2
|
а)
б)
|
|
|
|
|
5
|
а)
б)
|
|
|
|
3
|
а)
бв)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Найдите значение сложных выражений , где а, x, y – вектор из n компонентов, и – матрица размерности .
Таблица 2.
№
|
Выражения
|
Вектор а, x, y
|
Матрица ,
|
1
|
|
|
|
2
|
|
|
|
3
|
|
|
|
4
|
|
|
|
5
|
|
|
|
Контрольные вопросы:
Что значит транспонировать матрицу?
С помощью каких функций сумм вычисляются сложные выражения?
В чем заключается метод Крамера?
При каком условии система линейных уравнений имеет решение?
Что выполняет функция СУММКВ?
Лабораторная работа №14
Тема: «Поиск решения и решение оптимизационных задач. Линейная оптимизационная задача. Планирования производства красок»
Цель работы: сформировать умение решать линейные оптимизационные задачи.
Основные понятия:
Поиск решения (Solver) – это единый, мощный инструмент решения оптимизационных задач.
Упражнение 1. Задача об оптимальном производстве красок. Небольшая фабрика выпускает два типа красок: для внутренних (I) и наружных работ (E). Продукция обоих видов поступает в оптовую продажу. Для производства красок используются два исходных продукта А и В. Максимально возможные суточные запасы этих продуктов составляет 6 т и 8 т соответственно. Расходы А и В на 1 т соответствующих красок приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Исходный продукт
|
Расход исходных продуктов (в тоннах) на тонну краски
|
Максимально возможный запас, т
|
краска Е
|
краска I
|
А
|
1
|
2
|
6
|
В
|
2
|
1
|
8
|
Изучение рынка сбыта показало, что суточный спрос на краску I никогда не превышает спроса на краску E более чем на 1 т. Кроме того, установлено, что спрос на краску I никогда не превышает 2 т в сутки. Оптовые цены одной тонны красок равны: 3 000 руб. для краски E и 2 000 руб. для краски I . Какое количество краски каждого вида фабрика, чтобы доход от реализации продукции был максимальным?
1.1. Для решения этой задачи необходимо сначала построить математическую модель:
Для определения каких величин строится модель? Что является переменными модели?
В чем состоит цель, для достижения которой из множества всех допустимых значений переменных выбираются оптимальные?
каким ограничениям должны удовлетворять неизвестные?
В нашем случае фабрике необходимо спланировать объем производства красок так, чтобы максимизировать прибыль. Поэтому переменными являются
– суточный объем производства краски I; – суточный объем производства краски E.
Суммарная суточная прибыль от производства хI краски I и хЕ краски E равна .
Целью фабрики является определение среди всех допустимых значений и таких, которые максимизируют суммарную прибыль, т.е. целевую функцию . Перейдем к ограничениям, которые налагаются на и . Объем производства красок не может быть отрицательным, следовательно, . Расход исходного продукта для производства обоих видов красок не может превосходить максимально возможный запас данного исходного продукта. Следовательно:
Кроме того ограничения на величину спроса на краски таковы:
Таким образом. Математическая модель данной задачи имеет следующий вид:
Максимизировать при следующих ограничениях:
Заметим, что данная модель является линейной, т.к. целевая функция и ограничения линейно зависят от переменных.
1.2. Введите данные как в таблице 2. Отведем ячейки А3 и В3 под значения переменных и .
Таблица 2.
1 .3. Выберите команду Сервис/Поиск решения. Если отсутствует команда Поиск решения, то для ее установки необходимо выполнить команду Сервис/Надстройки/Поиск решения. В открывшемся диалоговом окне, в поле Установить целевую ячейку сделайте ссылку на ячейку С4, включите Равной Максимальному значению, введите в поле Значению 0, в поле Изменяя ячейки укажите диапазон ячеек А3:В3. Переходите в поле Ограничения и нажмите кнопку Добавить и в следующем диалоговом окне Добавления ограничения введите ограничения:
1.3. Теперь нажмите кнопку Параметры в диалоговом окне Поиск решения, для того чтобы проверить, какие параметры заданы для поиска решений.
1.4. Запишите в тетради условие задачи, алгоритм нахождения решений и сделайте соответствующий вывод.
Достарыңызбен бөлісу: |