DUALIDAD 1.I NTRODUCCIÓ N Dado un problema de programación lineal, denominado problema primal, existe otro problema de programación lineal, denominado problema dual, íntimamente relacionado con él. Se dice que ambos problemas son mutuamente duales. Bajo ciertas hipótesis, los problemas primal y dual dan lugar al mismo valor óptimo de la unción objetivo, y por tanto se puede resolver indirectamente el problema primal resolviendo el problema dual. !dem"s nos permite utili#ando el algoritmo dual del simplex el resolver problemas que por la orma est"ndar nos serían irresolubles. !dem"s permite acilitar otros c"lculos como los de las variables artiiciales. 2. PROGRAMACIÓN LINEAL $a progr amación lineal es el campo de la optimi#ación matem"ticadedicado a maximi#ar o minimi#ar %optimi#ar& una unción lineal, denominada unción objetivo, de tal orma que las variables de dicha unción estén sujetas a una serie de restricciones expresadas mediante un sistema de inecuaciones también lineales. $os métodos m"s recurridos para resolver problemas de programación lineal son algoritmos. 2.1. APLICACIONE$a programación lineal constituye un importante campo de la optimi#ación por varias ra#ones, muchos problemas pr"cticos de la investigación de operaciones pueden plantearse como problemas de programación lineal. !lgunos casos especiales de programación lineal, tales como los problemas de lujo de redes y problemas de lujo de mercancías se consid er aron en el desarrollo de las ma tem"ticas lo suic ientemente important es como para generar por si mismos mucha investig ación sobre algoritmos especiali#ados en su solución. 'na serie de algoritmos dise(ados para resolver otros tipos de problemas de optimi#ación constituyen casos particulares de la m"s amplia técnica de la programación lineal. )istóricamente, las ideas de
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
7/26/2019 DUALIDAD TXT
http://slidepdf.com/reader/full/dualidad-txt 1/26
DUALIDAD
1. INTRODUCCIÓN
Dado un problema de programación lineal, denominado problema primal, existe
otro problema de programación lineal, denominado problema dual, íntimamente
relacionado con él. Se dice que ambos problemas son mutuamente duales.
Bajo ciertas hipótesis, los problemas primal y dual dan lugar al mismo valor óptimo
de la unción objetivo, y por tanto se puede resolver indirectamente el problema
primal resolviendo el problema dual.
!dem"s nos permite utili#ando el algoritmo dual del simplex el resolver problemas
que por la orma est"ndar nos serían irresolubles. !dem"s permite acilitar otrosc"lculos como los de las variables artiiciales.
2. PROGRAMACIÓN LINEAL
$a programación lineal es el campo de la optimi#ación matem"tica dedicado a
maximi#ar o minimi#ar %optimi#ar& una unción lineal, denominada unción objetivo, de
tal orma que las variables de dicha unción estén sujetas a una serie de restricciones
expresadas mediante un sistema de inecuaciones también lineales. $os métodosm"s recurridos para resolver problemas de programación lineal son algoritmos.
2.1. APLICACIONE
$a programación lineal constituye un importante campo de la optimi#ación por varias
ra#ones, muchos problemas pr"cticos de la investigación de operaciones pueden
plantearse como problemas de programación lineal. !lgunos casos especiales de
programación lineal, tales como los problemas de lujo de redes y problemas de lujo
de mercancías se consideraron en el desarrollo de las matem"ticas lo
suicientemente importantes como para generar por si mismos mucha investigación
sobre algoritmos especiali#ados en su solución. 'na serie de algoritmos dise(ados
para resolver otros tipos de problemas de optimi#ación constituyen casos particulares
de la m"s amplia técnica de la programación lineal. )istóricamente, las ideas de
programación lineal han inspirado muchos de los conceptos centrales de la teoría de
optimi#ación tales como la dualidad, la descomposición y la importancia de la
convexidad y sus generali#aciones. Del mismo modo, la programación lineal es muy
usada en la microeconomía y la administración de empresas, ya sea para aumentar
al m"ximo los ingresos o reducir al mínimo los costos de un sistema de producción.
!lgunos ejemplos son la me#cla de alimentos, la gestión de inventarios, la cartera y
la gestión de las inan#as, la asignación de recursos humanos y recursos de
m"quinas, la planiicación de campa(as de publicidad, etc.
*tros son+
• *ptimi#ación de la combinación de ciras comerciales en una red lineal de
distribución de agua.
• !provechamiento óptimo de los recursos de una cuenca hidrogr"ica, para un
a(o con aluencias caracteri#adas por corresponder a una determinada
recuencia.
• Soporte para toma de decisión en tiempo real, para operación de un sistema
de obras hidr"ulicas
• Solución de problemas de transporte.
!. DUALIDAD
-n atem"ticas, una "#ali"a", generalmente hablando, traduce conceptos,
teoremas o estructuras matem"ticas en otros conceptos, teoremas o estructuras, en
una manera /uno a uno/, a menudo %pero no siempre& por medio de una operación
de involución+ Si la dualidad de ! es B, entonces la dualidad de B es !. 0omo aveces la involución tiene puntos ijos, la dualidad de ! es a veces ! %ella misma&. 1or
ejemplo, el 2eorema de Desargues en la geometría proyectiva es Dual a ella misma
E $os términos aij son las cantidades necesarias del recurso i para producir una
unidad del producto j.
E $as restricciones representar"n la limitación de los recursos disponibles para
abricar los productos.
E -l objetivo del abricante ser" obtener un beneicio m"ximo, o sea,
maximi#ar los beneicios, con lo cual cj ser"n los beneicios por cada unidad
producida del producto j.
! partir de las relaciones primalEdual interpretaremos económicamente los términos
del anterior+
E ;i+ 0ontribución a la ganancia por cada unidad del recurso i. -stas variables del
problema dual reciben el nombre de precio) "e )om-ra.
E ;iB?+ $a ganancia por cada unidad del recurso i, debe ser no negativa, de lo
contrario sería mejor no utili#ar este recurso en absoluto.
E .O-e*i<o+ -s la minimi#ación total del valor implícito de los recursos consumidos
por las actividades.
-n general el precio sombra de una restricción proporciona el cambio en el valor dela unción objetivo como resultado de un cambio unitario en el término
independiente de la restricción, suponiendo que el resto de par"metros del
problema permanecen inalterados.
-n muchos problemas de programación lineal los precios sombra son tan
importantes como la solución del problema, ya que proporcionan inormación sobre
el eecto en la unción objetivo de cambios en los recursos disponibles.
$.1 E&EMPLO
'n carpintero modesto abrica dos tipos de mesas de madera. 0ada mesa del tipo 3
necesita horas de mecani#ado primario %preparación de pie#as& y horas
de mecani#ado secundario %ensamblado y barni#ado&. !n"logamente, cada mesa
del tipo 4 necesita horas de mecani#ado primario y N horas de mecani#ado
1or otra parte, considérese que quiere aumentarse el beneicio diario. 1ara
ello es necesario aumentar la capacidad productiva. 0onsidérese que la
capacidad de mecani#ado secundario puede aumentarse cada día de CJ a N4
horas de m"quina. Z0ómo aecta esta ampliación de capacidad a los beneicios
diarios[
$a solución puede obtenerse mediante !n"lisis de Sensibilidad utili#ando
los mecanismos vistos en el tema anterior y el algoritmo dual del simplex si
procede.
-n este caso la solución óptima es x3 > y x4 > L con un beneicio m"ximo
diario de 3FFF euros.
-ste solución indica que el beneicio diario crece en 3CF euros y la
capacidad de mecani#ado secundario crece en N4 E CJ > 3J horas m"quina.
-l ratio 3FFFELCFI3J>3CFI3J>NCIL euros, al que la unción objetivo crece al crecer la capacidad de mecani#ado secundario 3 hora, se denomina sensibilidad o precio
sombra %también precio dual& de la capacidad de mecani#ado secundario.
-n general el precio sombra de una restricción proporciona el cambio en el valor de
la unción objetivo como resultado de un cambio unitario en el término
independiente de la restricción, suponiendo que el resto de par"metros del
problema permanecen inalterados. -n muchos problemas de programación lineallos precios sombra son tan importantes como la solución del problema, ya que
proporcionan inormación sobre el eecto en la unción objetivo de cambios en
los recursos disponibles. $os precios sombra pueden obtenerse resolviendo el