Chapter 23: Problem 7
Betrachten Sie im Folgenden den durch die Ungleichungen $$ \begin{array}{r} x_{1}+x_{2} \leq 5 \\ -x_{1}+x_{2} \leq 1 \\ x_{1}, x_{2} \geq 0 \end{array} $$ definierten Polyeder und die Zielfunktion \(z=c^{\mathrm{T}} \boldsymbol{x}\) mit dem zugeh枚rigen, von den beiden Gr枚脽en \(r>0\) und \(\alpha \in[0,2 \pi\) [ abh盲ngigen Zielfunktionsvektor \(\boldsymbol{c}=\boldsymbol{c}(r, \alpha)=(r \cos \alpha, r \sin \alpha)^{\mathrm{T}}\). (a) Bestimmen Sie grafisch die optimalen Ecken des Optimierungsproblems f眉r \(r=1, \alpha=\frac{3 \pi}{8}\) sowie f眉r \(r=2\) und \(\alpha=\frac{5 \pi}{8}\) (b) Bestimmen Sie die Menge aller \(r>0\) und \(\alpha \in[0,2 \pi[\), f眉r die die Ecke \((2,3)^{\mathrm{T}}\) des Polyeders eine optimale L枚sung des Optimierungsproblems ist. Gehen Sie dazu zun盲chst grafisch vor und beweisen Sie anschlieBend Ihre Vermutung mathematisch. (c) Die Nebenbedingungen, f眉r die in einem Punkt eines durch Ungleichungen gegebenen Polyeders sogar Gleichheit gilt, bezeichnet man als die in diesem Punkt aktiven Nebenbedingungen. Den zu einer Ungleichung \(\boldsymbol{a}^{\mathrm{T}} \boldsymbol{x} \leq b\) geh枚rigen Vektor \(\boldsymbol{a}\) nennt man den Gradienten dieser Ungleichung. Betrachten Sie nun den von den Gradienten der in der Ecke \((2,3)^{\mathrm{T}}\) des Polyeders aktiven Nebenbedingungen aufgespannten Kegel, das hei脽t die Menge $$ K=\left\\{\lambda(1,1)^{\mathrm{T}}+\mu(-1,1)^{\mathrm{T}} \mid \lambda, \mu \geq 0\right\\} $$ F眉r welche \(r>0\) und \(\alpha \in[0,2 \pi[\) gilt \(c(r, \alpha) \in K\) ? Beweisen Sie Ihre Aussage!
Short Answer
Step by step solution
Key Concepts
These are the key concepts you need to understand to accurately answer the question.