From 7818e3b6034661be3c20c107b6f101d55d6c7ab0 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Jim Martens Date: Wed, 11 Dec 2013 17:08:35 +0100 Subject: [PATCH] MATH2-Inf-9: Aufgabenblatt komplett bearbeitet. --- optimierung/Uebungsblatt9.tex | 619 ++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 619 insertions(+) create mode 100644 optimierung/Uebungsblatt9.tex diff --git a/optimierung/Uebungsblatt9.tex b/optimierung/Uebungsblatt9.tex new file mode 100644 index 0000000..df7ce00 --- /dev/null +++ b/optimierung/Uebungsblatt9.tex @@ -0,0 +1,619 @@ +\documentclass[10pt,a4paper,oneside,ngerman,numbers=noenddot]{scrartcl} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[ngerman]{babel} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amsfonts} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{paralist} +\usepackage{gauss} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage[locale=DE,exponent-product=\cdot,detect-all]{siunitx} +\usepackage{tikz} +\usetikzlibrary{matrix,fadings,calc,positioning,decorations.pathreplacing,arrows,decorations.markings} +\usepackage{polynom} +\usepackage{multirow} +\polyset{style=C, div=:,vars=x} +\pgfplotsset{compat=1.8} +\pagenumbering{arabic} +% ensures that paragraphs are separated by empty lines +\parskip 12pt plus 1pt minus 1pt +\parindent 0pt +% define how the sections are rendered +\def\thesection{\arabic{section})} +\def\thesubsection{\alph{subsection})} +\def\thesubsubsection{(\roman{subsubsection})} +% some matrix magic +\makeatletter +\renewcommand*\env@matrix[1][*\c@MaxMatrixCols c]{% + \hskip -\arraycolsep + \let\@ifnextchar\new@ifnextchar + \array{#1}} +\makeatother + +\begin{document} +\author{Jan Branitz (6326955), Jim Martens (6420323),\\ +Stephan Niendorf (6242417)} +\title{Hausaufgaben zum 16. Dezember} +\maketitle +\section{} %1 + \subsection{} %a + \begin{alignat*}{3} + \text{maximiere}\; & 2x_{1} \,&+&\, 3x_{2} && \\ + \multicolumn{6}{l}{\text{unter den Nebenbedingungen}} && \\ + \;& x_{1} \,&-&\, 4x_{2} \,&\leq & 2 \\ + \;& x_{1} \,&&\, \,&\leq & 5 \\ + \;& \,&&\, x_{2} \,&\leq & 8 \\ + \multicolumn{4}{r}{$x_{1}, x_{2}$} \,&\geq &\, 0 + \end{alignat*} + + \underline{Eingangsdaten}: + \begin{alignat*}{2} + A &=& \begin{pmatrix} + x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} & x_{5} \\ + 1 & -4 & 1 & 0 & 0 \\ + 1 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ + 0 & 1 & 0 & 0 & 1 + \end{pmatrix} \\ + c^{T} &=& \begin{pmatrix} + x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} & x_{5} \\ + 2 & 3 & 0 & 0 & 0 + \end{pmatrix} \\ + b &=& \begin{pmatrix} + 2 \\ + 5 \\ + 8 + \end{pmatrix} + \end{alignat*} + + \underline{Initialisierung}: + \begin{alignat*}{2} + x_{B}^{*} &=& \begin{pmatrix} + x_{3}^{*} \\ + x_{4}^{*} \\ + x_{5}^{*} + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 2 \\ + 5 \\ + 8 + \end{pmatrix} \\ + B &=& \begin{pmatrix} + x_{3} & x_{4} & x_{5} \\ + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & 1 & 0 \\ + 0 & 0 & 1 + \end{pmatrix} + \end{alignat*} + + \underline{1. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{3} + y_{1} & & &=& 0 \\ + & y_{2} & &=& 0 \\ + & & y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{2} \\ 1 & -4 \\ 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 3 \end{pmatrix}$. Also kommt jede Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{1}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{3} + d_{1} & & &=& 1 \\ + & d_{2} & &=& 1 \\ + & & d_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix}1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 2 \\ 5 \\ 8\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 2$; für $t = 2$ gilt $\begin{pmatrix} 2 \\ 5 \\ 8\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ 3 \\ 8 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{3}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{1}^{*} \\ x_{4}^{*} \\ x_{5}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 3 \\ 8 \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{4} & x_{5} \\ 1 & 0 & 0 \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{2. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} &+& y_{2} && &=& 2 \\ + && y_{2} && &=& 0 \\ + && && y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{3} & x_{2} \\ 1 & -4 \\ 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 2 & -8 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 3 \end{pmatrix}$. Also kommt nur die zweite Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} -4 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{2}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{4} + d_{1} && && &=& -4 \\ + d_{1} &+& d_{2} && &=& 0 \\ + && && d_{3} &=& 1 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix}-4 \\ 4 \\ 1 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 2 \\ 3 \\ 8\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}-4 \\ 4 \\ 1 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = \frac{3}{4}$; für $t = \frac{3}{4}$ gilt $\begin{pmatrix} 2 \\ 3 \\ 8\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}-4 \\ 4 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 0 \\ \frac{29}{4} \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{4}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{1}^{*} \\ x_{2}^{*} \\ x_{5}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ \frac{3}{4} \\ \frac{29}{4} \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{2} & x_{5} \\ 1 & -4 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{3. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 3 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} &+& y_{2} && &=& 2 \\ + -4y_{1} && &+& y_{3} &=& 3 \\ + && && y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} -\frac{3}{4} & \frac{11}{4} & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{3} & x_{4} \\ 1 & 0 \\ 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} -\frac{3}{4} & \frac{11}{4} \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \end{pmatrix}$. Also kommt nur die erste Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{3}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{4} + d_{1} &-& 4d_{2} && &=& 1\\ + d_{1} && && &=& 0 \\ + && d_{2} &+& d_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix} 0 \\ -\frac{1}{4} \\ \frac{1}{4} \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 5 \\ \frac{3}{4} \\ \frac{29}{4}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}0 \\ -\frac{1}{4} \\ \frac{1}{4} \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 3$; für $t = 3$ gilt $\begin{pmatrix} 5 \\ \frac{3}{4} \\ \frac{29}{4}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix} 0 \\ -\frac{1}{4} \\ \frac{1}{4} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 0 \\ \frac{13}{2} \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{2}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{1}^{*} \\ x_{3}^{*} \\ x_{5}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 3 \\ \frac{13}{2} \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{3} & x_{5} \\ 1 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{4. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} &+& y_{2} && &=& 2 \\ + y_{1} && && &=& 0 \\ + && && y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 2 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{2} & x_{4} \\ -4 & 0 \\ 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 0 & 2 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 3 & 0 \end{pmatrix}$. Also kommt nur die erste Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} -4 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{2}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{4} + d_{1} &+& d_{2} && &=& -4\\ + d_{1} && && &=& 0 \\ + && && d_{3} &=& 1 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix} 0 \\ -4 \\ 1 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 5 \\ 3 \\ \frac{13}{2}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}0 \\ -4 \\ 1 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = \frac{13}{2}$; für $t = \frac{13}{2}$ gilt $\begin{pmatrix} 5 \\ 3 \\ \frac{13}{2}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix} 0 \\ -4 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 29 \\ 0 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{5}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{1}^{*} \\ x_{3}^{*} \\ x_{2}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 29 \\ \frac{13}{2} \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{3} & x_{2} \\ 1 & 1 & -4 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{5. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 0 & 3 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} &+& y_{2} && &=& 2 \\ + y_{1} && && &=& 0 \\ + -4y_{1} && &+& y_{3} &=& 3 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 2 & 3 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{5} & x_{4} \\ 0 & 0 \\ 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 3 & 2 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \end{pmatrix}$. Wegen $3 \geq 0, 2 \geq 0$ ist die aktuelle Lösung optimal. Die optimale Lösung lautet $x_{1}^{*} = 5, x_{2}^{*} = \frac{13}{2}$ mit $z^{*} = 2x_{1}^{*} + 3x_{2}^{*} = \frac{59}{2}$. + \subsection{} %b + \begin{alignat*}{4} + \text{maximiere}\; & 3x_{1} \,&+&\, 2x_{2} \,&+&\, 2x_{3} && \\ + \multicolumn{8}{l}{\text{unter den Nebenbedingungen}} && \\ + \;& x_{1} \,&&\, \,&+&\, x_{3} \,&\leq & 8 \\ + \;& x_{1} \,&+&\, x_{2} \,&&\, \,&\leq & 7 \\ + \;& x_{1} \,&+&\, 2x_{2} \,&&\, \,&\leq & 12 \\ + \multicolumn{6}{r}{$x_{1}, x_{2}, x_{3}$} \,&\geq &\, 0 + \end{alignat*} + + \underline{Eingangsdaten}: + \begin{alignat*}{2} + A &=& \begin{pmatrix} + x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} & x_{5} & x_{6} \\ + 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ + 1 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0\\ + 1 & 2 & 0 & 0 & 0 & 1 + \end{pmatrix} \\ + c^{T} &=& \begin{pmatrix} + x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} & x_{5} & x_{6} \\ + 3 & 2 & 2 & 0 & 0 & 0 + \end{pmatrix} \\ + b &=& \begin{pmatrix} + 8 \\ + 7 \\ + 12 + \end{pmatrix} + \end{alignat*} + + \underline{Initialisierung}: + \begin{alignat*}{2} + x_{B}^{*} &=& \begin{pmatrix} + x_{4}^{*} \\ + x_{5}^{*} \\ + x_{6}^{*} + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8 \\ + 7 \\ + 12 + \end{pmatrix} \\ + B &=& \begin{pmatrix} + x_{4} & x_{5} & x_{6} \\ + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & 1 & 0 \\ + 0 & 0 & 1 + \end{pmatrix} + \end{alignat*} + + \underline{1. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{3} + y_{1} & & &=& 0 \\ + & y_{2} & &=& 0 \\ + & & y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{2} & x_{3} \\ 1 & 0 & 1 \\ 1 & 1 & 0 \\ 1 & 2 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 3 & 2 & 2 \end{pmatrix}$. Also kommt jede Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{1}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{3} + d_{1} & & &=& 1 \\ + & d_{2} & &=& 1 \\ + & & d_{3} &=& 1 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix}1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 8 \\ 7 \\ 12\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 7$; für $t = 7$ gilt $\begin{pmatrix} 8 \\ 7 \\ 12\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 5 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{5}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{4}^{*} \\ x_{1}^{*} \\ x_{6}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 7 \\ 5 \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{4} & x_{1} & x_{6} \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{2. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 3 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} && && &=& 0 \\ + y_{1} &+& y_{2} &+& y_{3} &=& 3 \\ + && && y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 3 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{5} & x_{2} & x_{3} \\ 0 & 0 & 1 \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 3 & 3 & 0 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 2 & 2 \end{pmatrix}$. Also kommt nur die dritte Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{3}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{4} + d_{1} &+& d_{2} && &=& 1 \\ + && d_{2} && &=& 0 \\ + && d_{2} &+& d_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix}1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 1 \\ 7 \\ 5\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 1$; für $t = 1$ gilt $\begin{pmatrix} 1 \\ 7 \\ 5\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ 7 \\ 5 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{4}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{3}^{*} \\ x_{1}^{*} \\ x_{6}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 7 \\ 5 \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{3} & x_{1} & x_{6} \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{3. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 1 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} && && &=& 2 \\ + y_{1} &+& y_{2} &+& y_{3} &=& 1 \\ + && && y_{3} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 2 & -1 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{5} & x_{2} & x_{4} \\ 0 & 0 & 1 \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} -1 & -1 & 2 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 2 & 0\end{pmatrix}$. Also kommen nur die ersten beiden Spalten von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 2 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{2}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{4} + d_{1} &+& d_{2} && &=& 0\\ + && d_{2} && &=& 1 \\ + && d_{2} &+& d_{3} &=& 2 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix} -1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 1 \\ 7 \\ 5\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}-1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 5$; für $t = 5$ gilt $\begin{pmatrix} 1 \\ 7 \\ 5\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix} -1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 6 \\ 2 \\ 0 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{6}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{3}^{*} \\ x_{1}^{*} \\ x_{2}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 6 \\ 2 \\ 5 \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{3} & x_{1} & x_{2} \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & 2 \end{pmatrix}$. + + \underline{4. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 3 & 2 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{4} + y_{1} && && &=& 2 \\ + y_{1} &+& y_{2} &+& y_{3} &=& 3 \\ + && y_{2} &+& 2y_{3} &=& 2 + \end{alignat*} + Es ergibt sich dieses LGS: + \begin{alignat*}{3} + I & y_{2} &+& y_{3} &=& 1 \\ + II & y_{2} &+& 2y_{3} &=& 2 \\ + II - I & && y_{3} &=& 1 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 0 & 1 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{5} & x_{6} & x_{4} \\ 0 & 0 & 1 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 0 & 1 & 2 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0\end{pmatrix}$. Wegen $0 \geq 0, 1 \geq 0, 2 \geq 0$ ist die aktuelle Lösung optimal. Die optimale Lösung lautet $x_{1}^{*} = 2, x_{2}^{*} = 5, x_{3}^{*} = 6$ mit $z^{*} = 3x_{1}^{*} + 2x_{2}^{*} + 2x_{3}^{*} = 28$. +\section{} %2 + \begin{alignat*}{5} + \text{maximiere}\; & 5x_{1} \,&+&\, 6x_{2} \,&+&\, 9x_{3} \,&+&\, 8x_{4} && \\ + \multicolumn{10}{l}{\text{unter den Nebenbedingungen}} && \\ + \;& x_{1} \,&+&\, 2x_{2} \,&+&\, 3x_{3} \,&+&\, x_{4} \,&\leq & 5 \\ + \;& x_{1} \,&+&\, x_{2} \,&+&\, 2x_{3} \,&+&\, 3x_{4} \,&\leq & 3 \\ + \multicolumn{8}{r}{$x_{1}, x_{2}, x_{3}, x_{4}$} \,&\geq &\, 0 + \end{alignat*} + + \underline{Eingangsdaten}: + \begin{alignat*}{2} + A &=& \begin{pmatrix} + x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} & x_{5} & x_{6} \\ + 1 & 2 & 3 & 1 & 1 & 0 \\ + 1 & 1 & 2 & 3 & 0 & 1\\ + \end{pmatrix} \\ + c^{T} &=& \begin{pmatrix} + x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} & x_{5} & x_{6} \\ + 5 & 6 & 9 & 8 & 0 & 0 + \end{pmatrix} \\ + b &=& \begin{pmatrix} + 5 \\ + 3 + \end{pmatrix} + \end{alignat*} + + \underline{Initialisierung}: + \begin{alignat*}{2} + x_{B}^{*} &=& \begin{pmatrix} + x_{5}^{*} \\ + x_{6}^{*} + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 5 \\ + 3 + \end{pmatrix} \\ + B &=& \begin{pmatrix} + x_{5} & x_{6} \\ + 1 & 0 \\ + 0 & 1 + \end{pmatrix} + \end{alignat*} + + \underline{1. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{2} + y_{1} & &=& 0 \\ + & y_{2} &=& 0 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{2} & x_{3} & x_{4} \\ 1 & 2 & 3 & 1 \\ 1 & 1 & 2 & 3 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 & 0\end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 5 & 6 & 9 & 8 \end{pmatrix}$. Also kommt jede Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 3 \\ 2 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{3}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{2} + d_{1} & &=& 3 \\ + & d_{2} &=& 2 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix}3 \\ 2 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 5 \\ 3 \end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}3 \\ 2 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = \frac{3}{2}$; für $t = \frac{3}{2}$ gilt $\begin{pmatrix} 5 \\ 3 \end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}3 \\ 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \frac{1}{2} \\ 0 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{6}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{5}^{*} \\ x_{3}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \frac{1}{2} \\ \frac{3}{2} \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{5} & x_{3} \\ 1 & 3 \\ 0 & 2 \end{pmatrix}$. + + \underline{2. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 0 & 9 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{3} + y_{1} && &=& 0 \\ + 3y_{1} &+& 2y_{2} &=& 9 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 0 & \frac{9}{2} \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{2} & x_{6} & x_{4} \\ 1 & 2 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & 3 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} \frac{9}{2} & \frac{9}{2} & 0 & \frac{27}{2} \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 5 & 6 & 0 & 8 \end{pmatrix}$. Also kommen nur die ersten beiden Spalten von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{2}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{3} + d_{1} &+& 3d_{2} &=& 2 \\ + && 2d_{2} &=& 1 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix}\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2}\end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} \frac{1}{2} \\ \frac{3}{2}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 1$; für $t = 1$ gilt $\begin{pmatrix} \frac{1}{2} \\ \frac{3}{2}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{5}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{2}^{*} \\ x_{3}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{2} & x_{3} \\ 2 & 3 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}$. + + \underline{3. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 6 & 9 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{3} + 2y_{1} &+& y_{2} &=& 6 \\ + 3y_{1} &+& 2y_{2} &=& 9 + \end{alignat*} + Daraus ergibt sich dieses LGS: + \begin{alignat*}{3} + I & 2y_{1} &+& y_{2} &=& 6 \\ + II & 3y_{1} &+& 2y_{2} &=& 9 \\ + II - I & y_{1} &+& y_{2} &=& 3 \\ + \Leftrightarrow & y_{1} && &=& 3 - y_{2} \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2(3 - y_{2}) &+& y_{2} &=& 6 \\ + \Leftrightarrow & 6 - 2y_{2} &+& y_{2} &=& 6 \\ + \Leftrightarrow & &-& y_{2} &=& 0 \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2y_{1} && &=& 6 \\ + \Leftrightarrow & y_{1} && &=& 3 \\ + \intertext{Einsetzen in II} + \Rightarrow & 3 \cdot 3 && &=& 9 \\ + \Leftrightarrow & 9 && &=& 9 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 3 & 0 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{6} & x_{5} & x_{4} \\ 1 & 0 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & 3 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 3 & 0 & 3 & 3 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 5 & 0 & 0 & 8\end{pmatrix}$. Also kommen nur die erste und die letzte Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 1 \\ 3 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{4}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{3} + 2d_{1} &+& 3d_{2} &=& 1\\ + d_{1} &+& 2d_{2} &=& 3 + \end{alignat*} + Daraus ergibt sich dieses LGS: + \begin{alignat*}{3} + I & 2d_{1} &+& 3d_{2} &=& 1 \\ + II & d_{1} &+& 2d_{2} &=& 3 \\ + I - II & d_{1} &+& d_{2} &=& -2 \\ + \Leftrightarrow & d_{1} && &=& -2 - d_{2} \\ + \intertext{Einsetzen in II} + \Rightarrow & -2 - d_{2} &+& 2d_{2} &=& 3 \\ + \Leftrightarrow & && d_{2} &=& 5 \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2d_{1} &+& 3 \cdot 5 &=& 1 \\ + \Leftrightarrow & 2d_{1} && &=& - 14 \\ + \Leftrightarrow & d_{1} && &=& -7 \\ + \intertext{Einsetzen in II} + \Rightarrow & -7 &+& 2 \cdot 5 &=& 3 \\ + \Leftrightarrow & -7 &+& 10 &=& 3 \\ + \Leftrightarrow & && 3 &=& 3 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix} -7 \\ 5 \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix} - t \begin{pmatrix}-7 \\ 5 \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = \frac{1}{5}$; für $t = \frac{1}{5}$ gilt $\begin{pmatrix} 1 \\ 1\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix} -7 \\ 5 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \frac{12}{5} \\ 0 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{3}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{2}^{*} \\ x_{4}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \frac{12}{5} \\ \frac{1}{5} \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{2} & x_{4} \\ 2 & 1 \\ 1 & 3 \end{pmatrix}$. + + \underline{4. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 6 & 8 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{3} + 2y_{1} &+& y_{2} &=& 6 \\ + y_{1} &+& 3y_{2} &=& 8 + \end{alignat*} + Es ergibt sich dieses LGS: + \begin{alignat*}{3} + I & 2y_{1} &+& y_{2} &=& 6 \\ + II & y_{1} &+& 3y_{2} &=& 8 \\ + II & y_{1} && &=& 8 - 3y_{2} \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2(8 - 3y_{2}) &+& y_{2} &=& 6 \\ + \Leftrightarrow & 16 - 6y_{2} &+& y_{2} &=& 6 \\ + \Leftrightarrow & &-& 5y_{2} &=& -10 \\ + \Leftrightarrow & && y_{2} &=& 2 \\ + \intertext{Einsetzen in II} + \Rightarrow & y_{1} &+& 3 \cdot 2 &=& 8 \\ + \Leftrightarrow & y_{1} && &=& 2 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 2 & 2 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{1} & x_{5} & x_{6} & x_{3} \\ 1 & 1 & 0 & 3 \\ 1 & 0 & 1 & 2 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 4 & 2 & 2 & 10 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 5 & 0 & 0 & 8\end{pmatrix}$. Also kommt nur die erste Spalte von $A_{N}$ als Eingangsspalte a infrage, wir wählen $a = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}$; die Eingangsvariable ist $x_{1}$. + + \textbf{3. Schritt} (Lösung von $Bd = a$):\\ + Das Gleichungssystem $Bd = a$ lautet + \begin{alignat*}{3} + 2d_{1} &+& d_{2} &=& 1\\ + d_{1} &+& 3d_{2} &=& 1 + \end{alignat*} + Daraus ergibt sich dieses LGS: + \begin{alignat*}{3} + I & 2d_{1} &+& d_{2} &=& 1 \\ + II & d_{1} &+& 3d_{2} &=& 1 \\ + II & d_{1} && &=& 1 - 3d_{2} \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2(1 - 3d_{2}) &+& d_{2} &=& 1 \\ + \Leftrightarrow & 2 - 6d_{2} &+& d_{2} &=& 1 \\ + \Leftrightarrow & &-& 5d_{2} &=& -1 \\ + \Leftrightarrow & && d_{2} &=& \frac{1}{5} \\ + \intertext{Einsetzen in II} + \Rightarrow & d_{1} &+& 3 \cdot \frac{1}{5} &=& 1 \\ + \Leftrightarrow & d_{1} && &=& \frac{2}{5} \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2 \cdot \frac{2}{5} &+& \frac{1}{5} &=& 1 \\ + \Leftrightarrow & \frac{4}{5} &+& \frac{1}{5} &=& 1 \\ + \Leftrightarrow & && 1 &=& 1 + \end{alignat*} + Es folgt $d = \begin{pmatrix} \frac{2}{5} \\ \frac{1}{5} \end{pmatrix}$. + + \textbf{4. Schritt} (Bestimmung der Ausgangsvariablen):\\ + Die Ungleichung $x_{B}^{*} - td \geq 0$ lautet $\begin{pmatrix} \frac{12}{5} \\ \frac{1}{5} \end{pmatrix} - t \begin{pmatrix} \frac{2}{5} \\ \frac{1}{5} \end{pmatrix} \geq \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}$. Das größte t, das dies erfüllt, ist $t = 1$; für $t = 1$ gilt $\begin{pmatrix} \frac{12}{5} \\ \frac{1}{5}\end{pmatrix} - t \begin{pmatrix} \frac{2}{5} \\ \frac{1}{5} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 0 \end{pmatrix}$, Ausgangsvariable ist $x_{4}$. + + \textbf{5. Schritt} (Update von $x_{B}^{*}$ und $B$):\\ + $x_{B}^{*} = \begin{pmatrix} x_{2}^{*} \\ x_{1}^{*} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix}$ und $B = \begin{pmatrix} x_{2} & x_{1} \\ 2 & 1 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}$. + + \underline{5. Iteration} + + \textbf{1. Schritt} (Lösung von $y^{T}B = c_{B}^{T}$):\\ + Es gilt $c_{B}^{T} = \begin{pmatrix} 6 & 5 \end{pmatrix}$. Das Gleichungssystem $y^{T}B = c_{B}^{T}$ lautet + \begin{alignat*}{3} + 2y_{1} &+& y_{2} &=& 6 \\ + y_{1} &+& y_{2} &=& 5 + \end{alignat*} + Es ergibt sich dieses LGS: + \begin{alignat*}{3} + I & 2y_{1} &+& y_{2} &=& 6 \\ + II & y_{1} &+& y_{2} &=& 5 \\ + I - II & y_{1} && &=& 1 \\ + \intertext{Einsetzen in II} + \Rightarrow & 1 &+& y_{2} &=& 5 \\ + \Leftrightarrow & && y_{2} &=& 4 \\ + \intertext{Einsetzen in I} + \Rightarrow & 2 \cdot 1 &+& 4 &=& 6 \\ + \Leftrightarrow & && 6 &=& 6 + \end{alignat*} + Also gilt $y^{T} = \begin{pmatrix} 1 & 4 \end{pmatrix}$. + + \textbf{2. Schritt} (Bestimmung der Eingangsspalte a und gleichzeitig der Eingangsvariablen):\\ + Es gilt $A_{N} = \begin{pmatrix} x_{4} & x_{5} & x_{6} & x_{3} \\ 1 & 1 & 0 & 3 \\ 3 & 0 & 1 & 2 \end{pmatrix},\; y^{T}A_{N} = \begin{pmatrix} 13 & 1 & 4 & 11 \end{pmatrix}$ und $c_{N}^{T} = \begin{pmatrix} 8 & 0 & 0 & 9\end{pmatrix}$. Wegen $13 \geq 8, 1 \geq 0, 4 \geq 0, 11 \geq 9$ ist die aktuelle Lösung optimal. Die optimale Lösung lautet $x_{1}^{*} = 1, x_{2}^{*} = 2, x_{3}^{*} = 0, x_{4}^{*} = 0$ mit $z^{*} = 5x_{1}^{*} + 6x_{2}^{*} + 9x_{3}^{*} + 8x_{4}^{*} = 21$. + +\end{document}