logo
теория

Основные теоремы двойственности и их экономическое содержание

Каждой задаче линейного программирования можно поставить в соответствие другую задачу линейного программирования, которую называют двойственной к данной. Исходная и двойственная к ней задача образуют пару двойственных задач. В зависимости от вида исходной задачи линейного программирования различают симметричные, несимметричные и смешанные пары двойственных задач.

Симметричные пары двойственных задач - Если система ограничений исходной задачи состоит из неравенств и на все переменные хj наложено условие неотрицательности, то исходная задача и составленная по определенному правилу двойственная задача образуют симметричную пару двойственных задач.

Лемма 1. Если  и  - произвольные допустимые решения пары двойственных задач, то , если исходная задача на максимум, и , если она на минимум. Лемма 2. Достаточный признак оптимальности.

Если  и  - допустимые решения пары двойственных задач, для которых выполняется равенство , то  и  - оптимальные решения соответствующих задач.

Теорема 1. (Первая основная теорема двойственности.) Если одна из двойственных задач имеет оптимальное решение, то двойственная ей задача также имеет оптимальное решение, причем экстремумы целевых функций равны, т.е. .

Если одна из двойственных задач не имеет оптимального решения, то другая задача также не имеет оптимального решения, причем если одна из задач не имеет оптимального решения из-за неограниченности целевой функции, то другая из-за несовместности системы ограничений.

Теорема 2. (Вторая основная теорема двойственности.) Для того чтобы допустимые решения  и  несимметричной пары двойственных задач были соответственно оптимальными решениями, необходимо и достаточно, чтобы для любого j выполнялось равенство.

Эк интерпретация: основные переменные хi обозначали количество произведенной продукции i-го вида, дополнительные переменные обозначали количество излишков соответствующего вида ресурсов, каждое из неравенств выражало собой расход определенного вида сырья в сравнении с запасом этого сырья. Целевая функция определяла прибыль при реализации всей продукции. Предположим теперь, что предприятие имеет возможность реализовывать сырье на сторону. Какую минимальную цену надо установить за единицу каждого вида сырья при условии, чтобы доход от реализации всех его запасов был не меньше дохода от реализации продукции, которая может быть выпущена из этого сырья. Переменные у1, у2, у3 будут обозначать условную предполагаемую цену за ресурс 1, 2, 3 вида соответственно.