Використання алгебри матриць

1. Використання алгебри матриць.

В економічний задачах алгебра матриць використовується як засіб збереження інформації в табличній формі.

Приклад 1.

Сезонний продаж товарів трьох видів (α, β, γ) здійснюють три магазини (12 3). Обсяги реалізації цих товарів (в грош. од.) кожним магазином представлено у вигляді матриць

; В = ; С = ,

де в рядках вказано суми, отримані кожним магазином за відповідний сезон (зима, весна, літо, осінь), а в стовпчиках – суми, отримані за продаж відповідного товару (α, β, γ) . Потрібно: 1) перевірити, що суми реалізації товарів першого і третього магазинів разом більші, ніж другого; 2) записати у вигляді матриці сукупні суми реалізації товарів трьома магазинами.

Розв'язування.

Знаходимо обсяг реалізації товарів кожного виду першим і третім магазинами. Він дорівнює сумі А+С:

А+С =

Порівнюючи елементи матриці А+С з відповідними елементами матриці В, легко пересвідчитися, що у кожному сезоні перший і третій магазини разом продали кожному виду товарів більше, ніж другий магазин. Щоб записати у вигляді матриці дані про сукупний продаж магазинів, знайдемо матрицю А+В+С:

А+В+С =

Приклад 2.

Випуск готової продукції п'яти підприємств включає чотири види виробів (α, β, γ, δ). Для їх виробництва використовуються три різні типи сировини (І, ІІ, ІІІ). Дані щоденної продуктивності підприємств з кожного виробу (число виробів за дань) і витрат сировини на одиницю виробу (кг/шт.), а також число днів роботи кожного підприємства і вартість у гривнях 1 кг сировини кожного типу, наведено в таблиці.

Вироби	Продуктивність підприємств шт. /день					Витрати сировини, кг/шт.
	1	2	3	4	5	І	ІІ	ІІІ
α	6	10	0	6	2	5	3	4
β	4	3	0	4	5	10	4	6
γ	0	15	10	3	4	2	5	5
δ	3	5	8	7	6	4	8	6
	Час роботи підприємств (дн.)					Ціна сировини (грн./кг)
	100	200	140	150	170	30	20	50

Потрібно визначити:

а) сумарну продуктивність кожного підприємства по кожному з виробів за весь виробничий період);

б) потреби кожного підприємства у різних типах сировини;

в) розміри кредитування підприємств для закупівлі сировини.

Розв'язування.

Розглянемо матрицю А, що характеризує продуктивність підприємств, матрицю В – витрат сировини і С – матрицю цін, тоді

Продуктивність підприємств Вид виробу

1 2 3 4 5 1 2 3 4

А = Вид виробу В = Вид сировини

С= (30 20 50).

а) Кожний стовпчик матриці А відповідає денній продуктивності окремого підприємства з кожного виду продукції. Щоб отримати річну продуктивність j-го підприємства (j=1,2,3,4,5), потрібно помножити j-тий стовпець матриці А на кількість робочих днів цього підприємства. Час роботи кожного з підприємств запишемо у вигляді діагональної матриці

Т =

Тоді загальна продуктивність за виробничий період є добуток матриць А^.Т:

АТ = =

підприємства

вироби

б) Витрати сировини кожного підприємства є добуток В^.(АТ):

В^.АТ = =

в) Вартість річного запасу сировини одержуємо як добуток матриці цін С на матрицю витрат В(АТ):

D = C^.(B^.(AT)) = (30 20 50)=

(692000 3038000 1223600 157500 1587800).

Отже, величини кредитування j-го підприємства на закупівлю сировини визначаються компонентами матриці D.

2. Економічні задачі, що зводяться до систем лінійних рівнянь.

Приклад 3.

Для випуску виробів трьох видів (α, β, γ) підприємство використовує сировину 3-х типів (S₁, S₂, S₃). Норми витрат кожного з типів сировини на один виріб і обсяг витрат сировини за один день задано таблицею:

Вид сировини	Норми витрат сировини на один виріб, ум. од.			Витрати сировини за день, ум. од
	α	β	γ
S1	9	3	4	2700
S2	7	1	6	2700
S3	14	5	6	4200

Знайти щоденний обсяг випуску кожного виду виробів.

Розв'язування.

Припустимо, підприємство щодня виробляє х₁ одиниць виробів виду α, х₂ одиниць – виду β і х₃ одиниць виробів виду γ. Тоді, відповідно з витратами

Сировини кожного виду, маємо систему:

Розв'Язавши цю систему, знайдено х₁=100, х₂=200, х₃=300. Це означає, що підприємство щоденно виробляє 100 виробів виду α, 200 виробів виду β і 300 виробів виду γ.

Приклад 4.

Два заводи виготовляють апарати для двох підприємство. Підприємствам необхідно отримати 120 і 80 апаратів відповідно. Перший завод випустив 150 апаратів, а другий – 50. Витрати на перевезення апаратів із заводів кожного підприємства такі:

Завод	Витрати на перевезення, грош.од.
	1	2
1	10	20
2	5	25

Мінімальні витрати на перевезення становлять 2850 грош.од. Знайти оптимальний план перевезення апаратів.

Розв'язування.

Позначимо х_ij – кількість апаратів, що надходять з і-го заводу до j-го підприємства. Тоді можемо скласти таку систему:

Розв'язавши систему, наприклад, методом Гаусса, знайдемо х₁₁=100, х₁₂=50, х₂₁=20, х₂₂=30.