Autor Tema: Dualidad, maximización, hiperplanos

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19 Mayo, 2009, 02:39 pm
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Dogod

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Hola a todos, un saludo: estoy por aquí con unos problemas en medio de un atolladero y agradecería si me ayudan a despejar unas dudas, yo creo que con eso ya puedo seguir, se trata de los siguientes problemas de programación lineal: Uno dice:

Las actividades de un animal pueden ser clasificadas de la siguiente forma: a) comer, b), moverse (para evitar depredadores o buscar nuevas áreas de alimento) y c) descansar. La energía neta ganada al consumir su alimento es de 200 calorías por hora. La energía neta perdida en movimiento y descanso es de 150 calorías y 50 calorías por hora respectivamente. Si el animal debe descansar al menos 6 horas por día, y si el tiempo de comida no puede superar el tiempo de movimiento (para evitar depredadores o prevenir sobrealimentación), cómo puede ser dividio el día de modo que pueda maximizar la energía neta ganada?

Tengo un gra problema para definir las ecuaciones, y no sé qué tal está esto:


Piden: maximizar energía neta ganada. Es decir maximizar E = g(x) =\( 200x_1 - (150x_2 + 50x_3) \), llamando \( x_1= \) tiempo dedicado a alimentarse; \( x_2= \)tiempo dedicado a moverse y \( x_3= \) tiempo dedicado a descansar.

Las restricciones que veo son éstas: \( x_3\geq{6} \), \( x_1\leq{x_2} \). Pero tengo serias dudas acerca de lo correcto de eso. Además, me piden hallar el dual de dicho problema, sería este?:

Minimizar el tiempo de descanso y movimiento, haciendo?:

\( 6x_1 + x_2 = f(x) \)?

El otro problema dice:

Determine todos los hiperplanos en \( \mathbb{R}^4 \) que pasan por (1, 1, 1, 0) y (0, 1, 1, 1)

Para el segundo problema, lo único que tengo del libro es:

Dados los números reales \( a_1, a_2,... a_n, b,  \)el conjunto H= \( {x = x_1, x_2... x_n}: a_1.x_1 + a_2.x_2,... + a_n.x_n = b} \) es un hiperplano en \( \mathbb{R}^n \). Pero no sé qué hacer con eso.


muchas gracias por su ayuda

un saludo cordial
Las cosas pasan es por algo, y no hay mal que por bien no venga dicen en mi tierra...

19 Mayo, 2009, 09:36 pm
Respuesta #1

Héctor Manuel

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Para evitar el uso de multiplicadores lo que pienso es lo siguiente:

Como \( x_1+x_2+x_3=24 \) horas, podemos poner \( x_3=24-(x_1+x_2) \)
Luego, asi podemos hacer que la función E sea de dos variables.  A saber:
\( E(x_1,x_2)=200x_1-150x_2-50(24-(x_1+x_2))=250x_1-100x_2-1200 \).

A demás, sabemos que \( x_1\leq{x_2} \), y usando otra vez que la suma de las variables es 24, como \( x_3\geq{6} \) se tiene \( 18\leq{x_1+x_2} \)

Hemos reducido el problema a un problema de dos variables.  Ahora bien, por las desigualdades, vemos que esta función ha de definirse en el triángulo cerrado con vértices en (0,0), (0,18) y (9,9) y más aún, la función es un plano.

Teorema:  Todo plano definido sobre una región triangular alcanza sus extremos en los vértices de la región.

Entonces solo hay que evaluar la función E en los vértices obtenidos, y el mayor de esos valores vendrá dado por los puntos que nos maximicen la función.  Esto es E(0,0)=-1200, E(0,18)=-3000 y E(9,9)=150

Entonces en (9,9) se maximiza la función.
Es decir, el máximo de energía que puede ganar es de 150 y se hace cuando se alimenta 9 horas, se mueve 9 horas y descansa 6 horas (pues la suma debe ser 24).

Saludos.

20 Mayo, 2009, 12:06 pm
Respuesta #2

Luis Fuentes

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Hola

 En cuanto al segundo, un hiperplano de \( R^4 \) tiene por ecuación:

\(  a_1x_1+a_2x_2+a_3x_3+a_4x_4=0 \)

 Como queremos que pase por los puntos (1,1,1,0) y (0,1,1,1) tiene que cumplirse que:

\(  a_1\cdot 1+a_2\cdot 1+a_3\cdot 1+a_4\cdot 0=0 \)

\(  a_1\cdot 0+a_2\cdot 1+a_3\cdot 1+a_4\cdot 1=0 \)

 Ahora resuelve el sistema (obviamene la solución no es única).

Saludos.

21 Mayo, 2009, 12:10 pm
Respuesta #3

Luis Fuentes

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Hola

 Seguro que la pregunta es "sistema de desigualdades cuyo conjunto solución son los puntos esquina".

 Yo creo que no. Debe de referirse a que el conjunto solución es el conjunto convexo delimitado por los puntos esquina o en todo caso a un problema de optimización cuya solución estén en los puntos esquina.

 Esto es debido a que supongo que estamos hablando de desigualdades lineales (con otro tipo de desigualdades si tiene solución, pero no le veo sentido al ejercicio en este contexto). El conjunto solución ha der ser convexo. Por tanto no puede ser cuatro puntos "sueltos".

 Revisa el enunciado.

Saludos.

21 Mayo, 2009, 02:42 pm
Respuesta #4

Dogod

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Manco, está en inglés, dice:

Suppose that the corner points of a polyhedral convex set in R2 are (1,1), (1, 4), (3,7) and (5,6). Determine a system of linear inequalities whose solution set has these corner points (and no other corner points).

Espero me puedas ayudar y lo entiendas, no lo traduzco más porque puedo volverve a equivocar,

gracias por tu ayuda,


un saludo,

Sabio24 ;)

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21 Mayo, 2009, 10:13 pm
Respuesta #5

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

 El matiz está en que el ejercicio pide que la solución tenga los puntos esquina dados y no que sea exactamente los puntos dados.

 Es decir te piden un sistema de desigualdades cuya solución sea el cuadrilátero determinado por los cuatro puntos dados.

 Para ello haz un dibujo; halla las rectas que forman los cuatro lados del cuadrilátero e investiga en que dirección tienes que poner la desigualdad en cada uno de ellas para quedarte con la parte interna del cuadrilátero.

Saludos.

21 Mayo, 2009, 10:48 pm
Respuesta #6

Dogod

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Ok. manco lo intenatré con mis compñaeros de la U.

muchas gracias
 ;)

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22 Mayo, 2009, 01:09 am
Respuesta #7

kujonai

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Hola, creo que con lo de los hiperplanos puedo ayudarte, los pasos estan en los archivos adjuntos pero nesecito alguien que corrobore la info, saludos

ps: creo que sirve porque determinando su funcion determina los planos que pasan.

22 Mayo, 2009, 03:26 am
Respuesta #8

Dogod

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Hola, creo que con lo de los hiperplanos puedo ayudarte, los pasos estan en los archivos adjuntos pero nesecito alguien que corrobore la info, saludos

ps: creo que sirve porque determinando su funcion determina los planos que pasan.

Hola kujonai, tu respuesta nos deja (ya que este ejercicio lo estoy haciendo con una compñaera de la Universidad) más cponfundidos, por ejemplo en tu determinante qué significan los \( \delta \), son derivadas o qué? además, piden halar todos los hiperplanos, y si el hiperplano es la generalización de la línea recta, pueden haber dos hiperplanos que pasen por esos puntos?

saludos
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22 Mayo, 2009, 04:12 pm
Respuesta #9

Dogod

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Hola

 El matiz está en que el ejercicio pide que la solución tenga los puntos esquina dados y no que sea exactamente los puntos dados.

 Es decir te piden un sistema de desigualdades cuya solución sea el cuadrilátero determinado por los cuatro puntos dados.

 Para ello haz un dibujo; halla las rectas que forman los cuatro lados del cuadrilátero e investiga en que dirección tienes que poner la desigualdad en cada uno de ellas para quedarte con la parte interna del cuadrilátero.

Saludos.

Si Utilizo:


\( \displaystyle\frac{x - x_1}{x_2 - x_1}=\displaystyle\frac{y - y_1}{y_2 - y_1} \),

Para los puntos, \( (1, 1), (1, 4) \) hallo la recta: \( y - 3x + 2 = 0 \).

Para los puntos \( (1, 4), (3, 7) \) hallo la recta: \( 3x - 2y + 5 = 0 \).. y así sucesivamente. Luego que? Grafico? Pero en qué orden hallo estas rectas y además, no deberían ser desigualdades, con respecto a un número dado?

un saludo
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