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Optimisation linéaire

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Enseignant: Laurena

Résumés

Optimisation linéaire

Définition

L’optimisation linéaire vise à maximiser ou minimiser la valeur d’une fonction affine (fonction cible). Le domaine de définition et l’ensemble d’arrivée sont limités par des contraintes données.


Attention : On parle d’optimisation « linéaire » mais les fonctions utilisées sont bien affines.  


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Notions

FONCTION CIBLE

Fonction affine à deux variables dont la valeur doit être maximisée :

z(x,y)=dx+eyz(x,y)=dx+ey​​

CONTRAINTES

Inéquations, qui restreignent le domaine de définition et l’ensemble d’arrivée.

ax+bycax+by\le c\\\cdots​​


Solution d’un problème d’optimisation linéaire

Pour la résolution d’un problème d’optimisation linéaire, on utilise un système de coordonnées.


MÉTHODE

1.

Pour chaque inéquation, isole  d’un côté.

Attention : Si on multiplie ou divise par un nombre négatif, on doit inverser le signe de relation.

2.

Représente les inéquations sous forme de fonctions affines dans le système de coordonnées.

3.

Marque les zones de solution individuelles. Pour les équations avec :

  • yy\geq​ et y>y> : Marque la zone au-dessus de la droite.
  • yy\le​ et y<y< : Marque la zone en dessous de la droite.

4.

Marque clairement l’intersection de toutes les zones de solution individuelles.

5.

Choisis une valeur arbitraire de la fonction cible :

Remplace zz par la valeur choisie dans l’équation de la fonction z(x,y)=dx+eyz(x,y)=dx+ey. 

Ceci définit une fonction affine y=f(x)y=f(x).

6.

Trouve les intersections de la fonction f(x)f\left(x\right) avec les axes :

  • Définis x=0x=0 et calcule yy  Ordonnée à l’origine
  • Définis y=0y=0 et calcule xx  Intersection de l’axe des xx

Dessine la fonction cible arbitraire en utilisant les points d’intersection avec les axes.

7.

Détermine le point optimal :

Prends la parallèle qui atteint le point le plus haut (maximum) ou le plus bas (minimum) de la zone de solution.

8.

Introduis les coordonnées de ce point dans la fonction cible générale et calcule la valeur optimale de la fonction cible.


Exemple

Fonction cible : z(x,y)=y+2xz(x,y)=y+2x

Contraintes :

  1. x2y2x-2y\le2​​
  2. y2x1y-2x\le1​​
  3. x+y2x+y\le2​​

Transforme et dessine les contraintes :

  1. y0.5x1y\geq0.5x-1​​
  2. y2x+1y\le2x+1​​
  3. yx+2y\le-x+2​​
Mathématiques; Fonctions linéaires et quadratiques; 2e Collège; Optimisation linéaire


Valeur arbitraire : z=y+2xz=y+2x

2=y+2x2=y+2x​​


Fonction définie : 

y=22xy=2-2x​​


Points d’intersection des axes : 

y=220y=20=22xx=1y=2-2\cdot0\rightarrow\underline{y=2}\\0=2-2x\rightarrow\underline{x=1}​​


Dessine la parallèle au maximum :

Mathématiques; Fonctions linéaires et quadratiques; 2e Collège; Optimisation linéaire


Maximum : point en x=2\underline{x=2} et  y=0\ \underline{y=0}


Calcule la valeur maximale de zz : 

z(2,0)=0+22=4z\left(2,0\right)=0+2\cdot2=\underline{4}​​





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Questions fréquemment posées sur les crédits

Qu'est-ce qu'une contrainte ?

Qu'est-ce que la fonction cible ?

Qu'est-ce que l'optimisation linéaire ?

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