Chiziqli tenglamalar tizimini yechish
.
Texnika, iqtisod va boshqa jarayonlarda ko’p amaliy masalalar Yechishi chiziqli
tenglamalar tizimini Yechishiga keltiriladi. Shuning uchun ularni yechish bu nihoyatda
muhim masala. n noma’lumli n chiziqli tenglamalar sistemasini yechish.
Berilgan n noma’lumli n chiziqli tenglamalar tizimi, qayerda aij, bi (i=1, 2, …, n; j=1,
2, …, n) ixtiyoriy sonlar va ular uzgaruvchilardagi koeffitsiyentlar va tenglamalarning erkin
a’zolari. a
11
x
1
+a
12
x
2
+ …+a
1
n
x
n
=b
1
a
21
x
1
+a
22
x
2
+ … +a
2
n
x
n
=b
2
…………………………….. ,
(1)
an1 x
1
+an2 x
2
+ … +ann x
n
=bn
(1) yozuv chiziqli tenglamalar tizimini normal shaklda yozilishi deb aytiladi. Bu
tenglamalarni Yechishi deb n sonlarni majmuasi (x1 = k1,x2= k2,..., xp=kn) aytiladiki ularni
tenglamaga qo’yilganda tizimning har bir tenglamasi aniq tenglikka aylanadi. Tenglamalar
tizimi birgalikda, agar u bo’lmaganda bitta Yechishga ega bo’lsa va birgalikda emas agar
Yechishga ega bo’lmasa. Agar tenglamalar sistemasi bitta Yechishga ega bo’lsa unda u
aniqlangan deb ataladi; agar tenglamalar tizimi bitta yechishdan ko’p bo’lsa u aniglanmagan
deb ataladi.
(1) tizimni matritsa tenglamasi shaklida keltirish mumkin:
A×X=B
(2)
qayerda A- o’zgaruvchilarning matritsa koeffitsiyentlari, yoki tizim matritsasi:
а
11
;
а
12
;...;
а
1
п
а
21
;
а
22
;...;
а
2
п
А
.......................
;
а
п
1
;
а
п
2
;...;
а
пп
X-
noma’lumlar matritsa-ustuni (vektor):
х
1
х
2
Х
... ;
х
п
B-
erkin a’zolar matritsa-ustuni (vektor):
b
1
b
2
В
... ;
b
n
Yoyilgan holda (2) tizimni quyidagi ko’rinishda keltirish mumkin:
а
11
;
а
12
;...;
а
1
п
х
1
b
1
а
21
;
а
22
;...;
а
2
п
х
2
b
2
.......................
*
...
...
.
а
п
1
;
а
п
2
;...;
а
пп
х
п
b
n
(1) tizimni qo’l uslubida
hisoblashni bir nechta uslubi bor: Kramer, Gauss va boshqa uslublar. Kompyuter
yordamida hisoblashlarni olib borishni nazarda tutganda (1) tizimni umumiy holda ko’rib
chiqish nazarda tutiladi (teskari matritsa usuli). App tizimining kvadrat matritsasini
nevo’rojdenno’y deb hisoblaymiz, ya’ni uning aniqlovchisi |A|≠0. Bu holda teskari
matritsa mavjud bo’ladi A-1.
Matritsa tenglamasi (2) ikkala qismini teskari A-1 matritsaga ko’paytirib, olamiz:
A-1×A×X=A-1×B,
E×X=A-1×B;
E×X=X
bu yerda teskari matritsa uslubi bilan tizimning Yechishi matritsa-ustun
bo’ladi
X=A-1×B.
(3)
Shunday qilib (2) tenglamani (X vektorini aniqlash uchun)yechish uchun teskari
matritsa koeffitsiyentlarini aniqlab va o’ngdan erkin a’zolar vektoriga ko’paytirish lozim.
n noma’lumli m chiziqli tenglamalar sistemasini yechish
Berilgan n noma’lumli m chiziqli tenglamalar tizimi quyidagi ko’rinishga
ega: a
11
x
1
+a
12
x
2
+ …+a
1
n
x
n
=b
1
a
21
x
1
+a
22
x
2
+ …
+a
2
n
x
n
=b
2
(4)
……….. ,
am1 x
1
+am2 x
2
+ … +amn x
n
=bm
(1) tizimdek (4) tizim matritsa shaklida keltirilishi mumkin: A×X=V.
Uchta holat bo’lishi mumkin: t < p, t = p i t > p. Oldinroq biz t = p teng bo’lgan holatini
ko’rib chiqqan edik (p chiziqli tenglamalar p noma’lumlar bilan). Agar t
chiziqli tenglamalar p noma’lumlar bilan birgalikda bo’lsa u holda tizim aniqlangan emas
nihoyatda ko’p Yechishga ega. m > p bo’lgan holda va tizim birgalikda bo’lsa unda A
matritsa bo’lmaganda t-p chiziqli bog’liq satrlardan iborat.Bunda yechish ixtiyoriy p chiziqli
bog’liq tenglamalarni tanlash (agar ular mavjud bo’lsa) va (3) formulani qo’llash yordamida
bajariladi (oldingi ko’rilgan masalaga keltiriladi). Bunda olingan natija qolgan m-n
tenglamalarni ham qoniqtiradi. Agar masalani yechishda elektron hisoblash mashinasidan
foydalanilsa u holda umumiy yondoshuvdan foydalanish kerak – kichik kvadratlar usulidan.
Buning uchun matritsa tenglamalar tizimi (2) ikkala qismini chap tomondan
transponerlashtirilgan matritsa At ko’paytiramiz.
ATAX = ATV.
Keyin matritsaning ikkala qismini chapdan (ATA)-1 matritsasiga ko’paytiramiz. Agar
bu matritsa bo’lsa u holda tizim aniqlangan. (ATA)-1*(ATA)=E ni hisobga olgan holda,
olamiz
X=(ATA)-1ATV.
(5)
(5) matritsa tenglamasi n noma’lumli m chiziqli tenglamalar tizimi m >p bo’lgan holda
Yechishini tashkil qiladi. Electron jadvalda iqtisodiy-matematik masalalarni echish.
Massivlar bilan ishlash.
Iqtisodiy jarayonlarni modellashtirishda matematik dasturlash usullarining
qo`llanilishi
Hozirda iqtisodiy jarayonlar tobora rivojlanib, murakkablashib bormoqda. Iqtisodiy
jarayonlarni o`rganishda va tahlil qilishda modellashtirish bizga yordam beradi. Odatda
iqtisodiy jarayonlarni modellashtirishda matematik modellashtirishdan foydalaniladi.
Iqtisodiy obyektning yoki jarayonning matematik modeli bu – shu obyektning
tenglamalar, tengsizliklar, mantiqiy munosabatlar, grafiklar yordamidda tavsiflashdan iborat.
Boshqacha qilib aytganda, obyektning matematik modeli uning shu obyektni o`rganishni
soddalashtirish maqsadida ko`rilgan shartli aksidan iborat. Albatta, qurilgan model obyekt
haqida yangi ma`lumotlar berishi yoki mavjud holatda eng yahshi yechimni aniqlashga
yordam berishi kerak.Iqtisodiy-matematik modellarning bir necha turlari mavjud bo`lib
ularning asosiylari quyidagilar: Makroiqtisodiy modellar;
Mikroiqtisodiy modellar;
Nazariy modellar;
Tatbiqiy modellar;
Optimallashtirish modellari;
Muvozanat modellari;
Statistik modellar;
Dinamik modellar;
Makroiqtisodiy modellar yiriklashtirilgan iqtisodiy ko`rsatkichlarni, masalan YaMM,
iste`mol, investitsiya, kapital, harajat, milliy daromad kabilarni va ular orasidagi bog`lanishni
tavsiflaydi.
Mikroiqtisodiy modellar iqtisodiyotning tuzilishi va funksional tashkil etuvchilar
orasidagi o`zaro munosabatlarni tavsiflaydi.
Nazariy modellar iqtisodiyotning umumiy va uning muhim elementlarining umumiy
xossalarini bor ma`lumotlarni e`tiborga olgan holda o`rganadi.
Tatbiqiy modellar muayyan iqtisodiy obyektning parametrlarini baholash va amaliy
qarorlar qabul qilish imkonini beradi. Bunday modellarga ekonometrik modellar misol bo`la
oladi. Ekonometrik modellar iqtisodiy ko`rsatkichlarning son qiymatlariga tayanadi va bu
ko`rsatkichlarning qanchalik ishonchliligini tekshiradi.
Optimallashtirish modellari kam harajat qilib ma`lum hajmda mahsulot ishlab chiqarish, bor
homashyodan maksimal hajmda mahsulot ishlab chiqarish va h.k. uchun iqtisodiy
ko`rsatkichlar orasidagi optimal munosabatlarni toppish bilan shug`ullanadi.
Muvozanat modellari bozor iqtisodiyotida alohida o`rin tutadi. Ular iqtisodiyotning
shunday holatini tavsiflaydiki, iqtisodiyotni berilgan holatdan boshqa holatga o`tkazishga
intiluvchi kuchlar yig`indisi nolga teng bo`ladi.
Matematik modellashtirishning qanday uslubda amalga oshirilishiga qarab ham
analitik va kompyuter modellariga bo`linadi:
Analitik modelning asosiy elementlari quyidagilardan iborat:
Ekzogen va endogen o`zgaruvchilar;
Iqtisodiy o`zgaruvchilar orasidagi bog`liqliklar va ularning ifodasi;
Tenglamalar, ayniyatlar, tengsizliklar va ularning sistemasi.
Umuman iqtisodiy-matematik modellashtirish jarayoni quyidagi ketma-ketlikda
amalga oshiriladi:
Masalaning qo`yilishi, uning nazariy va mantiqiy ifodasi;
Tadqiq qilinayotgan iqtisodiy tizimning tarkibini tahlili va uning funksional
elementlarini aniqlash. Model elementlari orasidagi mantiqiy bog`liqlikni ifodalash;
Masalaning iqtisodiy shartlarga mos keluvchi modelini yaratish;
Boshlang`ich ma`lumotlarni to`plash va tayyorlash;
Iqtisodiy masalani yechishni amalga oshirish, hisoblangan natijalarni tahlil qilish va
iqtisodiy talqin etish. Matematik
Chiziqli dasturlash usuli masalasining umumiy qo`yilishi, matematik modeli va uning
iqtisodiy talqini
Ishlab chiqarish jarayonidagi moddiy va iqtisodiy bog'lanishlarni hisobga olgan holda
maqsadga muvofiq keladigan eng maqbul rejani tanlash masalasining matematik ifodasi
ilmiy va o'quv adabiyotlarida chiziqli programmalashatamasi bilan ifodalanadi. Bunday
masalalarning matematik ifodasini keltirib chiqarishda odatda ishlab chiqarish jarayoni bilan
bog'liq bo'lgan barcha resurslar, narxnavolar, ishlab chiqarish normativlari hamda masala
mohiyatiga ko'ra maqsad funksiyasini tuziladi. Agar muammo harajatlar bilan bog'liq bo'lsa
bu harajatlarni ifodalovchi maqsad funksiyasining eng kichik qiymatini, agar maqsad
funksiyasiishlab chiqarishdan keladigan daromadni ifodalasa bu funksiyani eng kata
qiymatini topish talab qilinadi.
Aksariyat hollarda ishlab chiqarish resurslari va ishlab chiqarish kuchlari, ularning
imkoniyatlarini ifodalovchi shartlar, hamda harajat yoki daromadni ifodalovchi maqsad
funksiyalari chiziqli funksiyalar bilan ifodalanganligi uchun bu turdagi masalalar chiziqli
programmalash masalalari deb ataladi.
Chiziqli programmalash usullari ishlab chiqarishning barcha sohalarida keng va
samarali tatbiq qilib kelinayapti. Axborot texnologiyalarining rivojlanishi, kompyuterlarning
imkoniyat va tezliklarining jadal o'sishi esa chiziqli programmalash masalalarining tatbiqini
kengayishi hamda yanada mukammalashishiga yo'l ochayapti. Chiziqli programmalash
masalalarining matematik ifodasi sodda bo'lsada uni yechishda funksiya maksimum,
minimumlarini topishga mo'ljallangan an'anaviy usullarni tatbiq qilib bo'maydi. Bu yerda
asosiy muammo – masala shartlariga bog'liq tarzda mumkin bo'lgan yechimlar sohasini
topishdan iborat bo'ladi. Optimal reja ham ana shu mumkin bo'lgan yechimlar sohasidan
izlanishi kerak.
Chiziqli dasturlash masalasining modeli quyidagicha bo`ladi:
F(X)=c1x1+c2x2+c3x3+…+cnxn → opt(max, min)
a11x1+a12x2+a13x3+…+a1nxn ≤ b1
a21x1+a22x2+a23x3+…+a2nxn ≤ b2
………………………………
X=(x1,x2…xn) – korxonaning optimal ish
rejasi; F(x) – jami foyda; b1, b2,…bn –
resurslar zahirasi; c1, c2,…cn – mahsulot
narxi;
[aij] – ishlab chiqarishda resurslardan samarali foydalanish normativi
matritsasi;
Yuqorida keltirilgan mulohazalarni oydinlashtirish uchun oddiy bir masalani ko'rib chiqamiz.
Faraz qilaylik, kichik korxona meva sharbatlarini chiqaradigan bo'lsin. Korxonada 30kg
olcha, 45kg olma, 12kg shakar bor. Korxona ikki xil turdagi meva sharbatlarini chiqaradi. 1
– tur meva sharbatining bir bankasiga 0,1kg olcha, 0,5kg olma, 0,1 kg shakar solinsin. 2 – tur
meva sharbatining bir bankasiga 0,3kg olcha, 0,2kg olma, 0,1kg shakar solinsin. Agar 1
banka 1 – tur sharbat narxi 1000so'm, 2 – tur meva sharbati 1400so'm tursa, korxona har bir
tur meva sharbatidan qanchadan ishlab chiqarganda korxonaning meva sharbatlarini
sotishdan tushgan daromadi eng katta bo'ladi
Masalaning matematik ifodasini tuzish uchun masala shartlariga ko'ra kelib
chiqadigan munosabatlarni hosil qilishimiz kerak. Avvalo masala shartiga ko'ra topilishi
kerak bo'lgan 1 – va 2 – tur meva sharbatlarining noma'lum sonini x1, x2deb belgilaymiz. Bu
holda 1 – , 2 – va 3 – tur xomashyo (olcha, olma, shakar) sarflarini hisoblab bu sarflar
korxonadagi bor bo'lgan xomashyo zaxiralaridan ortmasligini talab qilamiz. Xususan olcha
sarfi bo'yicha har bir banka 1 – tur meva sharbatiga 0,1kg olcha , 2 – tur meva sharbatiga esa
0,3kg olcha solinadigan bo'lsa mos ravishda x1banka 1 – tur , x2 banka 2 – tur meva
sharbatlariga jami x1 × 0,1 + x2 × 0,3 kg olcha sarflanadi. Bu esa korxonada bor bo'lgan 30kg
olchadan ortmasligi kerak. Demak olchalar bo'yicha qo'yiladigan shart
0,1x1+ 0,3 x2 ≤ 30
ko'rinishini oladi. Xuddi shunday mulohazalarga ko'ra olma va shakar sarfi bo'yicha korxona
imkoniyatlaridan kelib chiqqan holda3
0,5x1+ 0,2x2≤
45 0,1 x1+ 0,1
x2≤ 12
ko'rinishdagi shartlarni hosil qilamiz. Meva sharbatlarini sotishdan tushadigan daromad esa
keltirilgan narxlarga ko'ra jami L (x1,x2) = 1000 x1+ 1400 x2 bo'lar ekan. Bu yerda L
(x1,x2) maqsad funksiyasi bo'lib, shunday ishlab chiqarish rejasini tanlash kerakki , bu reja
avvalo resurslar bo'yicha shartlarga mos kelsin va maqsad
funksiyasining
eng
katta qiymatini
keltirib
chiqarsin.
Keltirilgan iqtisodiy masala quyidagicha ifodalanadi:
L(x1,x2) = 1000 x1+ 1400 x2 max
0,1x1+ 0,3 x2 ≤ 30
0,5x1+ 0,2x2≤
45 0,1 x1+ 0,1
x2≤ 12
Chiziqli dasturlash masalasini yechishda Excel dasturining qo`llanilishi
Iqtisodiy-matematik modellashtirishda turli kompyuter dasturlari yechimlarni topishimizni
osonlashtiradi. Chiziqli dasturlash masalalarini yechishda MS Excel dasturidan foydalanishni
misol qilamiz. Chiziqli dasturlash masalasini yechishda MS Excel dasturining
“поискрешения” (yechimni qidirish) dasturidan foydalaniladi. Bu dastur masalaning
optimal yechimini topishga xizmat qiladi. “
Do'stlaringiz bilan baham: |