Всероссийский заочный финансово-экономический институт












Контрольная работа

По предмету: Экономико-математические методы и прикладные модели




                                                                                  













Выполнила:

Студентка 3 курса

Факультет: финансы и кредит

Вариант-8





Калуга 2008г.




1.8 Имеется два вида корма I и II, содержащие питательные вещества (витамины S1 S2 и  S3)  Содержание числа единиц питательных веществ в 1 кг каждого вида корма и необходимый минимум питательных веществ приведены в таблице.


Питательное вещество

(витамин)

Необходимый минимум питательных веществ

Число единиц питательных веществ в 1 кг корма

I


II

S1

9

3

1

S2

8

1

2

S3

12

1

6

Стоимость 1 кг корма I и II соответственно равны 4 и 6 ден.ед.

Необходимо составить дневной рацион, имеющий минимальную стоимость, в котором  содержание питательных веществ каждого вида было бы не менее установленного предела.


Построить экономико-математическую модель задачи, дать необходимые комментарии к её элементам и получить решение графическим методом. Что произойдёт, если решить задачу на максимум, и почему?

 

Решение.


min f(x)= 4x1 + 6x2

3x1 +  x2≥9

x1+2x2 ≥8

x1,x2≥0


по скольку x1,x2≥0,то решение задачи располагается в I четверти.













 Рассмотрим уравнение  3x1 +  x2≥9

                                           x1 =0 =>  x2 =9

                                           x2 =0 =>  x1= 3

 Рассмотрим уравнение  x1+2x2 ≥8

                                           x1=0=>  x2=4

                                              x2=0=> x1=8

 Рассмотрим уравнение  x1 +6x2≥12

                                           x1=0=>  x2=2

                                              x2=0=> x1=12

Построим вектор, выходящий из начала координат в точку, соответствующую коэффициентам при переменных целевой функции.

Опускаем перпендикуляр.

Для нахождения значения нулевой функции необходимо подставить найденное значение целевой функции:


                         


Подставим удобрения х1=2, х2=3 в целевую функцию:

 min F(x)= 4*2+6*3

min F(x) =20


Минимальная стоимость дневного рациона, в котором содержание питательных веществ каждого вила не менее установленного предела, равна 20 единиц.


По скольку область определения функции бесконечна, то максимум функции найти невозможно.

















2.8 На основании информации, приведённой в таблице, решается задача оптимального использования ресурсов на максимум выручки от реализации готовой продукции.

Тип сырья

Нормы расхода сырья на ед. продуции

Запасы сырья

I вид

II вид

III вид

            I

            II

 III


1

3

1

2

0

4

1

2

0

430

460

420

Цена изделия

3

2

5






Требуется:

1.     Сформировать прямую оптимизационную задачу на максимум выручки от реализации готовой продукции, получить оптимальный план выпуска продукции.

2.     Сформулировать двойственную задачу и найти её оптимальный план с помощью теорем двойственности.

3.     Пояснить нулевые значения переменных в оптимальном плане.

4.     На основе свойств двойственной оценок и теорем двойственности:

·        Проанализировать использование ресурсов в оптимальном плане исходной задачи;

·        Определить, как изменяется выручка от реализации продукции и план её выпуска, если запас сырья I вида увеличить на 5 единиц, а II-уменьшить на 5 единиц;

·        Оценить целесообразность включения в план изделия четвёртого вида ценой 7 у.е., если нормы затрат сырья 2, 4 и 3 еденицы.



Решение.



Сформируем прямую оптимизационную задачу.


Пусть xколичество продукции  -го вида, тогда чтобы максимизировать выручку от реализации готовой продукции, сформируем целевую функцию.


F(x)=3x1+2x2+5x3 =>  max

x1+2x2+x3≤430                                                       

3x1+2x3≤460                                 

x1+4x2≤420

x1…x3≥0


Будем считать, что решая задачу симплекс методом, мы найдём оптимальный план.


Симплекс метод.


Приведём задачу к каноническому виду


F(x)=3x1+2x2+5x3+0x4+0x5+0x6  


x1+2x2+x3+x4 = 430

3x1+2x3+x5 = 460

x1+4x2+x6   = 420                                                          


симплекс таблица:



Итерация


Базис


С

с



в


с1


с2


с3


с4


с5


с6


Q


3


2


5


0


0


0


0


А4

А5

А6

0

0

0

430

460

420

1

3

1

2

0

4

1

2

0

1

0

0


0

1

0

0

0

1

430

230






-3

-2

-5

0

0

0



1

А4

А3

А6

0

5

0

200

230

420

-0,5

1,5

1

2

0

4

0

1

0

1

0

0

-0,5

0,5

0

0

0

1

100

105




1150

4,5

-2

0

0

2,5

0



2

А2

А3

А6

2

5

0

100

230

20

-0,25

1,5

2

1

0

0

0

1

0

0,5

0

-2

-0,25

0,5

1

0

0

1





1350

4

0

0

0

2

0



Поскольку поле приведения задачи к каноническому виду, матрица коэффициентов при переменной в уравнениях ограничений, содержит единичную матрицу. Может быть выделен первый опорный план:

Это будет план - x  (0 0 0 430 460 420)

Целевая функция f(x)=0

 F(x)=3*0+2*0+5*0+0*430+0*460+0*420=0

   В базис включены вектора А4,А56 , образующие единичную матрицу.


Рассчитаем симплекс разности.

  1=Z1-C1


Z1= C*а

 

1=0*1+0*3+0*1-3= -3

                                                                               

2=0*2+0*0+0*4-2= -2


3=0*1+0*2+0*0-5= -5


4=0


5=0

 

6=0                           

                          


Находим минимальный симплекс разности, это симплекс разности-     3,

Тем самым будет введён вектор А3.


Определим вектор который будет выведен из базиса, для этого рассчитаем отношение Q

     Q1=430/1=430


     Q2=460/2=230


      Q3=420/0=∞


По минимальному значению, из базиса выведен вектор А5

На пересечении направляющей строки и направляющего столбца образовался элемент А2, 3=2


Приступим к расчёту новых свободных членов и новых элементов матрицы А.


·        Свободные члены


-В направляющей строке:


в’2= в22 3=460/2=230

        

               -В других строках:

в’112 32132 3=430*2-460*1/2=200



в’3 3 2 32 33  2 3=420*2-460*0/2=420


·        Элементы матрицы А

             

             -В направляющей строке:


а’21  21  23 =3/2=1,5

a’222223 =0/2=0

a’232323 =2/2=1

a’242423 =0/2=0

a’25 25 23 =1/2=0,5

a’262623 =0/2=0

                

                 -В других строках:

а’11112 32132 3=1*2-3*1/2=-0,5

а’12= а122 322132 3=2*2-0*1/2=2

а’13= а12 323132 3=0/2=0

а’14 = а12 324 132 3=1*2-0*1/2=1

а’15= а12 325132 3=0*2-1*1/2=-0,5

а’16 = а12 326132 3=0*2-0*1/2=0

а’31 = а31 2 321332 3=1*2-3*0/2=1

а’32= а322 322332 3=4*2-0*0/2=4

а’33= а332 323332 3=0/2=0

а’34= а342 324 332 3=0*2-0*0/2=0

а’35= а352 325332 3=0*2-0*1/2=0

а’36= а362 326332 3=1*2-0*0/2=1


Рассчитаем значение целевых функций


x  (0 0 230 200 0 420)


F(x)=3*0+2*0+5*230+0*200+0*0+0*420=1150


Рассчитаем симплекс разности.

 

1=0*0,5+5*1,5+0*1-3 = 4,5

                                                                               

2=0*2+5*0+0*4-2 = -2


3=0*0+5*1+0*0-5 = 0


4=0*1+5*0+0*0-0 = 0


5=0*(-0,5)+5*0,5+0*0-0=2,5  


6=0*0+0*5+0*1-0=0                            

                      


Находим минимальный симплекс разности, это симплекс разности-     2,

Тем самым будет введён вектор А2.


Определим вектор который будет выведен из базиса, для этого рассчитаем отношение Q

     Q1=200/2=100


     Q2=230/0=∞


      Q3=420/4=105


По минимальному значению, из базиса выведен вектор А4

На пересечении направляющей строки и направляющего столбца образовался элемент А1,2=2


Новый опорный план.


Приступим к расчёту свободных членов и новых элемементов.


·        Новые свободные члены


-в направляющей строке:


в’1= в112=200/2=100

        

               -В других строках:

в’221212212=230*2-200*0/2=230



в’3 3 121 32  12=420*2-200*4/2=20


·        Элементы матрицы А

              

             -В направляющей строке:


а’11  11  12 =-0,5/2=-0,25

a’121212 =2/2=1

a’131312 =0/2=0

a’141412 =1/2=0,5

a’15 15 12 =-0,5/2=-0,25

a’161612 =0/2=0

                

                 -В других строках:

а’212112112212=1,5*2-(-0,5)*0/2=-0,5

а’22= а2212122212=0/2=0

а’23= а2312132212=1*2-0*0/2=1

а’24 = а241214 2212=0*2-0*1/2=0

а’25= а2512152212=0,5*2-0*(-0,5)/2=0,5

а’26 = а2612162212=0*2-0*0/2=0

а’31 = а31 12113212=1*2-(-0,5)*4/2=2

а’32= а3212123212=0/2=0

а’33= а3312133212=0*2-4*0/2=0

а’34= а341214 3212=0*2-4*1/2=-2

а’35= а3512153212=0*2-4*(-0,5)/2=1

а’36= а3612163212=1*2-4*0/2=1



Рассчитаем значение целевых функций


x  (0 100 230 0 0 20)


F(x)=3*0+2*100+5*230+0*0+0*0+0*20=1350


Подставим компоненты найденного оптимального плана в сиситему функциональных задач.


F(х)=3*0+2*100+5*230=1350

0+2*100+230=430

3*0+2*230=460

0+4*100=400

y=0 по теореме 2(если при подстановке компонент оптимального плана в систему ограничений исходной задачи i-е ограничение исходной задачи обращается в неравенство, i-е компонента оптимального плана двойственной задачи обращается в ноль)


поскольку  хположительны, то по 2 теореме(если i-е компонента оптимального плана двойственной задачи положительно, то i-е ограничение исходной задачи превращается в строгое равенство)


Сформируем двойственную задачу


Max f(x)= 3x1+2x2+5x3

Min u(x)=430y+460y+420y



Решим систему уравнений.



y=1

y=2

y=0

Подставим в оптимальный план .

u(x)= 430*1+460*2+420*0=1350


Поскольку Min u(x)= Max f(x, то можно считать что задача решена.




















3.8

Промышленная группа предприятий(холдинг) выпускает продукцию трёх видов, при этом каждое из трёх предприятий группы специализируется на выпуске продукции одного вида: первое предприятие специализируется на выпуске продукции первого вида, второе предприятие – продукции второго вида, третье предприятие – продукции третьего вида. Часть выпускаемой продукции потребляется предприятиями холдинга (идёт внутреннее потребление), остальная часть поставляется предприятиями холдинга (идёт на внутреннее потребление), остальная часть поставляется за его пределы (внешним потребителям, является конечным продуктом). Специалистам управляющей компании получены экономические оценки а ( i=1, 2, 3;  j=1, 2, 3) элементов технологической матрицы А ( норм расхода, коэффициентов прямых материальных затрат) и элементов y вектора конечной продукции Y.


Требуется:

1.     Проверить продуктивность технологической матрицы А(а) (матрицы  коэффициентов прямых материальных затрат).

2.     Построить баланс (заполнить таблицу) производства и распределения продукции предприятия холдинга.


Предприятия

(виды продукции)

Коэффициенты прямых затрат а

Конечный продукт Y

1

2

3

1

2

3

0,0

0,4

0,3

0,4

0,1

0,0

0,1

0,0

0,1

160

180

150


Решение.

Сформируем модель Леонтьева:                  

X1= X11+ X12+X13+ Y1

                                    

X2= X21 + X22 + X23+  Y 2                                                                        


X3= X31  + X32 + X33+ Y3                                                                          

Следовательно:


X1= 0x1+0,4x2+0,1x3 +160

                                    

X2=0,4x1+0,1x2+0 x3+180

 

X3= 0,3 x1+0 x2+0,1x3+150

1 x1-0,4x2-0,1x3=160


-0,4 x1+0,9 x2-0 x3=180


-0,3 x1-0 x2+0,9 x2=150




 

          1        -0,4      -0,1

А= -0,4       0,9          0     

        -0,3        0          0,9


         160

В=    180

         150

 

         X1

X=    X2

X3


1      -0,4     -0,1                      1*0,9*0,9+(-0,4)*0*0,3+(-0,4)*0*(-0,1)-(-0,1)*

=     -0,4      0,9       0          =  *0,9*(-0,3)-(-0,4)*(-0,4)*0,9-0*0*1=0,639

       -0,3      0        0,9



        160     -0,4   -0,1               160*0,9*0,9+(-0,4)*0*150+180*0*(-0,1)-

1=     180    0,9       0       =       -(-0,1)*0,9*150-180*(-0,4)*0,9-0*0*160=

        150       0        0,9              =207,9


         

           1      160      -0,1            1*180*0,9+160*0*(-0,3)+(-0,4)*150*(-0,1)-

2=    -0,4     180       0       =       -(-0,1)*180*(-0,3)-(-0,4)*160*0,9-150*0*1=

       -0,3     150       0,9             =220,2



 1     -0,4      160              1*0,9*150+(-0,4)*180*(-0,3)+(-0,4)*0*160-

3 =    -0,4    0,9      180     =      -160*0,9*(-0,3)-(-0,4)*(-0,4)*150-180*0*1=

        -0,3      0        150              =175,8



X1=       1   /        =  207,9/0,639=325,35


X2=       2  /        =    220,2/0,639=344,6

 

X3=       3/           =   175,8/0,639=375,12


Проверка:


325,5-0,4*344,6-0,1*275,12=160 (верно)

-0,4*325,35+0,9*344,6-0*275,12=180 (верно)

-0,3*325,35-0*344,6+0,9*275,12=150 (верно)


Сформируем элементы, которые и будут составлять баланс производства и распределения продукции предприятий холдинга.


x=X*a

x11= X111=325,5*0=0

 

x12= X212=344,6*0,4=137,84


x13= X313=275,12*0,1=27,512


x21= X121=325,5*04=130,14


x22= X222=344,6*0,1=34,46


x23= X323=275,12*0=0


x31= X131=325,5*0,3=97,605


x32= X232=344,6*0=0


x33= X333=275,12*0,1=27,512


Заполним баланс:

Потреб.


Произв.

1

2

3

Коэффициент

продукции Y

Валовая продукция X

1

0


137,84

27,512

160

325,35

2

130,14

34,46

0

180

344,6

3

97,605

0

27,512

150

275,12

227,745

172,3



55,024



490

945,07











































  



4.8 В течении девяти последовательных недель фиксировался спрос Y(t)

(млн. руб.) на кредитные ресурсы финансовой компании.


Требуется:

1.     Проверить наличие аномальных наблюдений.

2.     Построить линейную модель (t)=а1к, параметры которой оценить МНК ((t) – расчётные, смоделированные значения временного ряда).

3.     Построить адаптивную модель Брауна (t)=а1к с параметром сглаживания  = 0,4; = 0,7; выбрать лучшее значение параметра сглаживания.

4.     Оценить адекватность построенных моделей, используя свойства независимости остаточной компоненты, случайности и соответствия нормальному закону распределения (при использовании R/S-критерия взять табулированные границы 2,7-3,7).

5.     Оценить точность моделей на основе использования средней относительной ошибки аппроксимации.

6.     Фактические значения показателя, результаты моделирования и прогнозирования представить графически.



                       Решение.

8

13

15

19

25

27

33

35

40





Расчёт параметров моделей с помощью наименьших квадратов.


а1=


Ycp=8+13+15+19+25/5=16

tcp=1+2+3+4+5/5=3


а1=(8-16)*(1-3)+(13-16)*(2-3)+(15-16)*(3-3)+(19-16)*(4-3)+(25-16)*(5-3)/(1-3) 2 +(2-3) 2 +(3-3) 2 +(4-3) 2 +(5-3) 2 =4

а=Ycp- а1*tcp

а=16-4*3=4


Сформулируем адаптивную модель

Yр(t, k)= а(t, k)+ а1(t, k)*t

Yр(t, k)=4+4*t


Рассчитаем модель Брауна при =0,4:


Шаг

Y(t)

Yp(t)

а

а1

E(t)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


8

13

15

19

25

27

33

35

40


8

16

22,08

23,47

23,93

28,46

30,3

37,41

37,67

4

8

3,52

2,39

1,67

1,84

1,61

2,042

1,66

2,03

4

4

11,52

13,91

15,58

17,42

19,03

21,072

22,73

24,77


0

-3

-7,08

-4,47

1,07

-1,46

2,7

-2,41

2,33


          

·        Yp1=a(0)+ а1(0)*t

Yp1=4+4*1=8

e1= Y 1- Yp1

e1=8-8=0

a1 (1)= а1(0)+ 2* e1

a1 (1)=4+0,42*0=4

a0 (1)= a(0)+а1(0)+ 2* e1

a0 (1)= 4+4+0,42*0=8


·        Yp2=8+4*2=16

e2=13-16=-3

a1 (2)=4+0,42*(-3)=3,52

a0 (2)= 8+4+0,42*(-3)=11,52

·        Yp3=11,52+3,52*3=22,08

e3=15-22,08=-7,08

a1 (3)=3,52+0,42*(-7,08)=2,39

a0 (3)= 11,52+3,52+0,42*(-7,08)=13,91

·        Yp4=13,91+2,39*4=23,47

е4=19-23,47=-4,47

a1 (4)=2,39+0,42*(-4,47)=1,67

a0 (4)= 13,91+2,39+0,42*(-4,47)=15,58

·        Yp5=15,58+1,67*5=23,93

е5=25-23,93=1,07

a1 (5)=1,67+0,42*1,07=1,84

a0 (5)= 15,58+1,67+0,42*1,07=17,42

·        Yp6=17,42+1,84*6=28,46

е6=27-28,46=-1,46

a1 (6)=1,84+0,42*(-1,46)=1,61

a0 (6)= 17,42+1,84+0,42*(-1,46)=19,03

·        Yp7=19,03+1,61*7=30,3

е7=33-30,3=2,7

a1 (7)=1,61+0,42*2,7=2,042

a0 (7)= 19,03+1,61+0,42*2,7=21,072

·        Yp8=21,072+2,042*8=37,41

е8=35-37,41=-2,41

a1 (8)=2,042+0,42*(-2,41)=1,66

a0 (8)= 21,072+2,042+0,42*(-2,41)=22,73


·        Yp9=22,73+1,66*9=37,67

е9=40-37,67=2,33

a1 (9)=1,66+0,42*2,33=2,03

a0 (9)= 22,73+1,66+0,42*2,33=24,77


1.     Оцениваем на адекватность по критериям квадратных точек.


q=int=int(4,7-2,26)2,24

проверяем на случайность.


d=

d=


1,34



0,95<1,34<2, значение ряда остатков подчиняется единому закону независимости.







Оцениваем на точность



E(t)       


Y(t)


E(t)



0

-3

-7,08

-4,47

1,07

-1,46

2,7

-2,41

2,33

8

13

15

19

25

27

33

35

       40

0

-0,23

-0,47

-0,23

0,04

-0,05

0,08

-0,09

0,06


-

0

1

0

1

1

1

1

-




  7-поворотных точек

E(t)= E(t)/ Y(t)


E1=0/8=0

E2=-3/13=-0,23

E3=-7,08/15=-0,47

E4=-4,47/19=-0,23

E5=1,07/25=0,04

E6=-1,46/27=-0,05

E7=2,7/33=0,08

E8=-2,41/25=-0,09

E9=2,33/40=0,06


Eм=*100%


Eм=*100%=-9,9





























                                       
































Рассчитаем модель Брауна при =0,7:


Шаг

Y(t)

Yp(t)

а

а1

E(t)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


8

13

15

19

25

27

33

35

40


8

16

18,12

15,54

27,73

23,76

39,19

17,79

101,6

4

8

10,53

11,53

14,23

15,59

18,54

18,46

26,8

4,83

4

4

2,53

1,0012

2,7

1,362

2,95

-0,0831

8,34

21,97


0

-3

-3,12

3,464

-2,73

3,24

-6,19

17,2

-61,86


          

·        Yp1=4+4*1=8

e1=8-8=0

a1 (1)=4+0,72*0=4

a0 (1)= 4+4+0,42*0=8


·        Yp2=8+4*2=16

e2=13-16=-3

a1 (2)=4+0,72*(-3)=2,53

a0 (2)= 8+4+0,72*(-3)=10,53

·        Yp3=10,53+2,53*3=18,12

e3=15-18,12=-3,12

a1 (3)=2,53+0,72*(-3,12)=1,0012

a0 (3)= 10,53+2,53+0,72*(-3,12)=11,5312

·        Yp4=11,5312+1,0012*4=15,54

е4=19-15,54=3,464

a1 (4)=1,0012+0,72*3,464=2,7

a0 (4)= 11,5312+1,0012+0,72*3,464=14,23

·        Yp5=14,23+2,7*5=27,73

е5=25-27,73=-2,73

a1 (5)=2,7+0,72*(-2,73)=1,362

a0 (5)= 14,23+2,7+0,72*(-2,73)=15,59

·        Yp6=15,59+1,362*6=23,76

е6=27-23,76=3,24

a1 (6)=1,362+0,72*(3,24)=2,95

a0 (6)= 15,59+1,362+0,72*(3,24)=18,54

·        Yp7=18,54+2,95*7=39,19

е7=33-39,19=-6,19

a1 (7)=2,95+0,72*(-6,19)=-0,0831

a0 (7)= 18,54+2,95+0,72*(-6,19)=18,46

·        Yp8=18,46+(-0,0831)*8=17,79

е8=35-17,79=17,2

a1 (8)=-0,0831+0,72*17,2=8,34

a0 (8)= 18,46+(-0,0831)+0,72*17,2=26,8


·        Yp9=26,8+8,34*9=101,86

е9=40-101,86=-61,86

a1 (9)=8,34+0,72*(-61,86)=-21,97

a0 (9)= 26,8+8,34+0,72*(-61,86)=4,83


2.     Оцениваем на адекватность по критериям квадратных точек.


q=int=int(4,7-2,26)2,24

проверяем на случайность.


d=

d=


1,67



1,54<1,67<2, значение ряда остатков подчиняется единому закону независимости.




проверка уровня рядов остатков.

h=





3.     Оцениваем на точность


E(t)      


Y(t)


E(t)



0

-3

-3,12

3,464

-2,73

3,24

-6,19

17,2

-61,86

8

13

15

19

25

27

33

35

40

0

-0,23

-0,208

0,18

-0,11

0,12

-0,19

0,5

-1,55


-

1

0

1

1

1

1

1

-







     8-поворотных точек                                        










E(t)= E(t)/ Y(t)


E1=0/8=0

E2=-3/13=-0,23

E3=-3,12/15=-0,208

E4=3,464/19=0,18

E5=-2,73/25=-0,11

E6=3,24/27=0,12

E7=-6,19/33=-0,19

E8=17,2/35=0,5

E9=-61,86/40=-1,55


Eм=*100%


Eм=*100%=-16,5







Всероссийский заочный финансово-экономический институт












Контрольная работа

По предмету: Экономико-математические методы и прикладные модели




                                                                                  













Выполнила:

Студентка 3 курса

Факультет: финансы и кредит

Норка Ю.В.

Проверила:

Князева И.В.

Вариант-8





Калуга 2008г.