Aproximação e interpolação em normas 1, 2 e infinita - uma resenha.

APROXIMAÇÃO E INTERPOLAÇÃO EM NORMAS 1, 2 E INFINITA

U M A RESENHA

GREICY MARA FRANCA

APROXIMAÇÃO E INTERPOLAÇÃO EM NORMAS 1, 2 E I N F I N I T A

UMA RESENHA

-Dissertação a p r e s e n t a d a a o c u r s o de

MESTRADO EM SISTEMA E COMPUTAÇÃO da

U n i v e r s i d a d e F e d e r a l d a Paraíba, em

c u m p r i m e n t o a o s r e q u i s i t o s necessários

p a r a a obtenção do g r a u de MESTRE EM

SISTEMAS E COMPUTAÇÃO CM. S c . D.

MARIO TOYOTARO HATTORI

ORIENTADOR

0 .

Campina G r a n d e - PB

Dezembro - i 9 S S

t * *

A P R O X I M A Ç Ã O E. I N T E R P O L A Ç Ã O EM N O R M A S 1, 2 E I N F I N I T O

U M A R E S E N H A

G R E I C Y M A R A F R A N Ç A

D i s s e r t a ç ã o A p r o v a d a em 15 de d e z e m b r o de 1 9 8 8

M A R I O T O Y Q T A R O H A T T O R I

- M . S c

P R E S I D E N T E

B R U N O C O R R E m DA NÓBREGA* Q U E I R O Z M 5:

E X A M I N A D O R

C R E S O S A N T O S Dfl R O C H A - P H D .

E X A M I N A D O R

C a m p i n a G r a n d e - Pb

D e z e m b r o - 1 9 8 8

I

P E N S A M E N T O

A m a i s b e l a c o r a g e m c o n f i a n ç a q u e d e v e m o s t c a p a c i d a d e d o n o s s o e s f o r ç o

DEDICATÓRIA

A o s m e u s p a i s FRANÇA e M I E C O ,

q u e me d e r a m a v i d a ,

a m i n h a i r m S J C A T I A .

A G R A D E C I M E N T O S A m i n h a f a m í l i a , q u e f o i p r e s e n ç a n a m i n h a v i d a m a s r e s p e i t o u p r o f u n d a m e n t e a m i n h a m a n e i r a d e Amor - a s u a p r e s e n ç a , a s u a c o m p a n h i a , s e u s o r r i s o a s u a p a l a v r a , e mesmo a s u a a u s ê n c i a , f o i e x p r e s s ã o . d e a m o r p r o f u n d o . Q u a n d o e u s o f r i , « l a s o f r e u c o m i g o e , s e m mt-d i z e r e s n a mt-d a f i z e r a m - m e e n t e n mt-d e r q u e o amor é i r m ã o g ê m e o d a d o r , e e x p e r i m e n t e i a a l e g r i a i n t i m a d e uma r e n ú n c i a , a l e g r i a q u e j a m a i s h a v i a e x p e r i m e n t a d o . Ao p r o f e s s o r H a t t o r i , q u e f o i m a i s q u e um o r i e n t a d o r , m i n h a g r a t i d ã o p e l o c a r i n h o , a m p a r o e o r i e n t a ç ã o q u e me d i s p e n s o u , f a t o r e s d e c i s i v o s n a c o n c r e t i z a ç ã o d o s m e u s i d e a i s .

R E S U M O N e s t e t r a b a l h o a p r e s e n t a m o s um e s t u d o e i m p l e m e n t a ç ã o d e a l g o r i t m o s p a r a s o l u ç ã o d o p r o b l e m a l i n e a r em n o r m a 1 e i n f i n i t a e um e s t u d o d e a j u s t a m e n t o d e c u r v a s e s u p e r f í c i e s . Um d o s c a m p o s d a m a t e m á t i c a o n d e o c o m p u t a d o r t e m d a d o g r a n d e c o n t r i b u i ç ã o e o d e a p r o x i m a ç ã o d e s u p e r f í c i e s . E l a t e m p e r m i t i d o d e t e r m i n a r d e n t r e uma- g r a n d e f a m í l i a d e p o s s í v e i s e s c o l h a s a m e l h o r s u p e r f í c i e a p r o x i m a n t e . Como um e s t u d o d e t o d o s o s a l g o r i t m o s d e a p r o x i m a ç ã o n a s n o r m a s 1 , 2 e i n f i n i t a s e r i a i n v i á v e l , o p t a m o s p o r a p r e s e n t a r um e s t u d o c o m p u t a c i o n a l d e a l g u n s a l g o r i t m o s s o b r e a p r o x i m a ç ã o em n o r m a s 1 e i n f i n i t a e uma p e s q u i s a b i b l i o g r á f i c a s o b r e a p r o x i m a ç ã o em n o r m a 2 C o p r o g r e s s o t e m s i d o p r i n c i p a l m e n t e em n o r m a 2 3 e p r o b l e m a s n a o 1 i n e a r e s . E n t r e o s a l g o r i t m o s e s t u d a d o s f o r a m i m p l e m e n t a d o s : - o a l g o r i t m o s d e B a r r o d a l e e R o b e r t s C a p r o x i m a ç ã o l i n e a r 1^ d i s c r e t a ! ) ; - o a l g o r i t m o d e A b d e l m a l e k C s o l u ç ã o 1^ d e s i s t e m a s h i p e r d e t e r m i n a d o s d e e q u a ç õ e s l i n e a r e s D ; i v

- o a l g o r i t m o d e D u r i s C i n t e r p o l a ç ã o e a p r o x i m a ç ã o s u a v e d i s c r e t a p o r s p l i n e s ! ) e

- o a l g o r i t m o d e A k i m a C i n t e r p o l a ç ã o e a p r o x i m a ç ã o d e s u p e r f í c i e s s u a v e s p a r a p o n t o s d i s t r i b u í d o s i r r e g u l a r m e n t e ! ) .

A B S T R A C T I n t h i s t h e s i s we d e s c r i b e a s t u d y a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a l g o r i t h m s f o r l i n e a r p r o b l e m o f s o l u t i o n i n 1 n o r m s a n d i n f i n i t e , s t u d y o f c u r v e f i t t i n g a n d s u r f a c e s . O n e o f m a t h e m a t i c s ' s a r e a s w h e r e t h e c o m p u t e r h a s h a d g r a n d c o n t r i b u t i o n i s t h e s u r f a c e f i t t i n g . I t h a s a s s i s t e d t o e s t a b l i s h i n s i d e o f a b i g f a m i l y o f p o s s i b l e s c h o i s e s , t h e b e t t e r a p p r o x i m a t e s u r f a c e . How a s t u d y o f a l l t h e a p p r o x i m a t i o n ' s a l g o r i t h m s i n 1 n o r m s a n d i n f i n i t e w o u l d b e i m p r a c t i c a b l e , we d e c i d e t o e x h i b i t a c o m p u t a t i o n a l s t u d y s o m e a l g o r i t h m s a b o u t a p p r o x i m a t i o n i n 1 n o r m s a n d i n f i n i t e a n d a b i b l i o g r a p h y r e s e a r c h a b o u t a p p r o x i m a t i o n i n 2 n o r m C t h e d e v e l o p m e n t h a v e b e e n p r i n c i p a l l y i n 2 norm!) a n d n o n l i n e a r p r o b l em. Among t h e a l g o r i t h m s we e m p h a s i z e : - t h e B a r r o d a l e a n d R o b e r t ' s a l g o r i t h m C c o n s t r a i n e d 1^ L i n e a r A p p r o x i m a t ! o n D ; - t h e A b d e l m a l e k ' s a l g o r i t h m C L 1 S o l u t i o n o f O v e r d e t e r mi n e d S y s t e m s o f L i n e a r ! ) ; v i

- t h e D u r i s ' s a l g o r i t h m C D i s c r e t e C u b i c S p l i n e I n t e r p o l a t i o n a n d S m o o t h i n g ! ) a n d

- t h e A k i m a ' s a l g o r i t h m C B i v a r i a t e I n t e r p o l a t i o n a n d S m o o t h S u r f a c e F i t t i n g f o r I r r e g u l a r y D i s t r i b u t e d ! ) .

SUMÁRIO P E N S A M E N T O A D E D I C A T Ó R I A i L A G R A D E C I MENTOS i ü RESUMO i v A B S T R A C T v i C A P Í T U L O I I n t r o d u ç ã o 1. i - A p r e s e n t a ç ã o 1 1 . 2 - I m p o r t â n c i a d o t r a b a l h o S 1 . 3 - V i s ã o g e r a l d o t r a b a l h o . 6 C A P Í T U L O I I F u n d a m e n t o s d a t e o r i a d a a p r o x i m a ç ã o 2 . 1 - M e l h o r a p r o x i j n a ç ã o : e x i s t ê n c i a v i i i

2 . 2 - M e l h o r a p r o x i m a ç ã o : e x i s t ê n c i a em e s p a ç o s l i n e a r e s 1 1 2 . 3 - M e l h o r a p r o x i m a ç ã o : e x i s t ê n c i a e u n i c i d a d e em e s p a ç o s d e p r o d u t o i n t e r n o 1 4 2 . 4 - M e l h o r a p r o x i m a ç ã o : e x i s t ê n c i a e u n i c i d a d e em e s p a ç o s d e H i l b e r t 1 6 2 . 5 - C o n s i d e r a ç ò e s s o b r e a s c o n s e q u ê n c i a s d e s e t r a b a l h a r em d i f e r e n t e s e s p a ç o s d e f u n ç õ e s 1 7 C A P Í T U L O I I I A p r o x i m a ç ã o e m uma v a r i á v e l - P r o b l e m a s l i n e a r e s 3 . 1 - P r o g r a m a ç ã o l i n e a r 2 0 3 . 2 - A p r o x i m a ç ã o 1^ l i n e a r d i s c r e t a e s o l u ç ã o 1^ d e e q u a ç õ e s l i n e a r e s h i p e r d e t e r mi n a d a s 3 1 3 . 3 - S o l u ç ã o d e p r o b l e m a s d e a p r o x i m a ç ã o l i n e a r e m n o r m a s 1^ c o m r e s t r i ç õ e s 4 4 k 3 . 4 - A l g o r i t m o s q u e u s a m n o r m a 1^ 5 4 3 . S - A l g o r i t m o s q u e u s a m n o r m a 1 ^ 7 7

C A P I T U L O I V A p r o x i m a ç ã o d e s u p e r f i c i e s 4 . 1 - A p r o x i m a ç ã o e i n t e r p o l a ç ã o s o b r e m a l h a s t r i a n g u l a r e s . . . 8 1 4 . 2 - G e r a ç ã o a u t o m á t i c a d e m a l h a s 8Ô 4 . 3 - O m é t o d o d e A k x m a 9 4 4 . 4 - Û m é t o d o d e t r i a n g u l a ç ã o d e L a w s o n . 9 9 C A P I T U L O V A l g o r i t m o s p a r a p r o b l e m a s n a o l i n e a r e s CPNL3 5 . 1 - M í n i m o s q u a d r a d o s l O ô 5 . 2 - P r o b l e m a s d e a p r o x i m a ç ã o 1^ n ã o l i n e a r . . . 1 1 4 C A P I T U L O V I I m p l a n t e n t a c a o d e a l g o r i t m o s , t e s t e e a p l i c a ç õ e s 6 . 1 - O a l g o r i t m o d e B a r r o d a l e e R o b e r t s 1 2 3 x

6 . 2 - O a l g o r i t m o d e A b d e l m a l e k 1 2 6 6 . 3 - O a l g o r i t m o d e D u r i s 1 3 1 6 . 4 - O a l g o r i t m o d e A k i m a . 1 4 8 C A P Í T U L O V I I C o n c l u s õ e s e t r a b a l h o s a d i c i o n a i s 7 . 1 - D i f i c u l d a d e s e n c o n t r a d a s 1 5 6 7 . 2 - T r a b a l h o s a d i d i o n a i s . 1 5 7 7 . 3 - C o n c l u s õ e s f i n a i s 1 5 8 REFERÊNCIA B I B L I O G R Á F I C A 1 5 9 APÊNDI x i

C A P Í T U L O I INTRODUÇÃO i • S - A p r e s e n t a ç ã o Á t e o r i a d e a p r o x i m a ç ã o é uma d i s c i p l i n a C á r e a d e e n s i n o e d e p e s q u i s a i ) bem e s t a b e l e c i d a n a m a t e m á t i c a e p e r m e i a n a a n á l i s e n u m é r i c a n o s t ó p i c o s m a i s i m p o r t a n t e s p a r a c i ê n c i a e t e c n o l o g i a . Uma d a s m a i s e s p e t a c u l a r e s u t i l i z a ç õ e s d a a n á l i s e n u m é r i c a n o s ú l t i m o s a n o s f o i a a n á l i s e d o m é t o d o d o s e l e m e n t o s f i n i t o s , i n v e n t a d o p e l o s e n g e n h e i r o s , a p l i c á v e l n a s o l u ç ã o d e p r o b l e m a s d e c o n t o r n o em e q u a ç õ e s d i f e r e n c i a i s p a r e i a i s .

A u t i l i z a ç ã o d e d i f e r e n t e s n o r m a s n o s p r o b l e m a s d e a p r o x i m a ç ã o c o n d u z a p r o b l e m a s n u m é r i c o s e r e s u l t a d o s t e ó r i c o s d i f e r e n t e s . E s t e t r a b a l h o é uma r e s e n h a d e a l g o r i t m o s s o b r e a p r o x i m a ç ã o em n o r m a s 1 e i n f i n i t a . A l g o r i t m o s q u e r e s o l v e m o p r o b l e m a m i n

I

I

p C x . D • f C x . 3 , i = O n , s e n d o q u e e s t e p o l i n ó m i o p o d e r á t e r a f o r m a d e N e w t o n , L a g r a n g e , f a t o r a d a o u a f o r m a c l á s s i c a p C x D = a + a x + . . „ + a xn. n O I n A o i n v é s d e i n t e r p o l a r , p o d e m o s a p r o x i m a r uma c u r v a a e s t e m e s m o c o n j u n t o d e d a d o s . D a d o s < C x , f D > , i = 0 n , i i. p o d e m o s a p r o x i m a r uma f u n ç ã o f C x D p e l a c o m b i n a ç ã o l i n e a r f C x 3 = c <ç>. C x . ) , i = O , . . . , n d e f u n ç õ e s m a i s s i m p l e s <p C xD . O s c o e f i c i e n t e s c s ã o c o n s t a n t e s q u e s e r ã o d e t e r m i n a d a s p e l a s c o n d i ç õ e s d e a p r o x i m a ç ã o i m p o s t a s . S e | | f - f | | em a l g u m a n o r m a |j j j f o r p e q u e n o , e n t ã o f s e r á uma b o a a p r o x i m a ç ã o d e f . k P a r a p r o b l e m a s em n d i m e n s õ e s a t e o r i a é m a i s c o m p l i c a d a e o s a l g o r i t m o s s ã o m a i s d i f í c e i s . No c a s o d e v á r i a s v a r i á v e i s , a p r o x i m a ç õ e s s u a v e s s e r ã o m u i t o m a i s c o m p l i c a d a s c o m p u t a c i o n a l m e n t e . 3

E s p e c i f i c a m e n t e , s e j a m • p ^ , p^ n + i p o n t o s d i s t i n t o s d e Ci C c o n j u n t o d e p o n t o s n u m p l a n o r e a l , fi c o n h e c i d o c o m o u m a m a l h a r a n d ô m i c a Z ) , e y , y y , n + 1 n ú m e r o s r e a i s C v e j a f i g u r a 1 . 1 > . O p r o b l e m a , e n t S o , é a c h a r um p o l i n ó m i o P C x . y D d e g r a u n em d u a s v a r i á v e i s x e y q u e r e s o l v e o p r o b l e m a d e i n t e r p o l a ç ã o P C p 3 = f C p D , p = C x . , y . ) O < i < n , o n d e um p o l i n ó m i o d e g r a u n em x e y e u m a f u n ç ã o a l g é b r i c a d a f o r m a t i P C x , y D £ a x y . C l . 1 3 E s t e p r o b l e m a t e m uma s o l u ç ã o C c f . P r e n t e r [ 1 4 ] D e u m a f o r m a s i m p l e s p a r a e s c r e v e r C l . 1 3 s e r i a : P C x , y D = £ « p , 1 CpDD = £ f C x . , y ^ l X x , y Z ) i = 0 t i = O o n d e o s 1. ' s s ã o p o l i n ó m i o s d e g r a u n f a c i l m e n t e c o m p u t á v e i s r e s o l v e n d o 1 C p . 3 = 6 . , O < i < n . 4

F i g u r a 1 . 1 - m a l h a r a n d ó m i c a A a p r o x i m a ç ã o d © f u n ç õ e s t e m s i d o c o n s t r u í d a s o b r e m a l h a s r e t a n g u l a r e s e t r i a n g u l a r e s . P a r a a a p r o x i m a ç ã o b i d i m e n s i o n a l s o b r e m a l h a s t r i a n g u l a r e s e i r r e g u l a r e s , n ã o h á a l g o r i t m o s s i m p l e s p a r a c o n s t r u i r a p r o x i m a ç õ e s p o r p a r t e s em C4[ f C x , yO 3 , C2[ f C x , y D 3 , e em c o n j u n t o s d e f u n ç õ e s m a i s s u a v e s . N o c a s o d e a p r o x i m a ç õ e s , h á g r a n d e d i f i c u l d a d e e m t e s t a r o s p o u c o s a l g o r i t m o s e x i s t e n t e s p o i s o e s p a ç o d e m e m ó r i a d i s p o n í v e l p o d e s e t o r n a r i n s u f i c i e n t e em c o m p u t a d o r e s c o m u n s . D e v i d o a d i m e n s ã o d o a s s u n t o , n o s r e s t r i n g i m o s a o e s t u d o d o p r o b l e m a 1 i n e a r . 1 . 2 — I m p o r t â n c i a d o T r a b a l h o A U n i v e r s i d a d e F e d e r a l d a P a r a í b a C U F P b ! ) d i s p õ e d e u m a B i b l i o t e c a d e A l g o r i t m o s N u m é r i c o s C B I T A N D i m p l a n t a d a e m 1 9 8 5 e q u e v e m s e n d o a t u a l i z a d a c o n t i n u a m e n t e d e s d e e n t ã o . O s t ó p i c o s c o n s t a n t e s d a b i b l i o t e c a s ã o o s s e g u i n t e s : 5

1. Á l g e b r a l i n e a r , 2 . E q u a ç õ e s » s i s t e m a s n ã o l i n e a r e s , 3 . I n t e g r a ç ã o N u m é r i c a , 4 . A p r o x i m a ç ã o e i n t e r p o l a ç ã o , 5 . E q u a ç õ e s d i f e r e n c i a i s o r d i n á r i a s , 6 . O t i m i z a ç ã o , 7 . O r d e n a ç ã o , 8 . N ú m e r o s a l e a t ó r i o s e 9 . G r á f i c o s p e l a i m p r e s s o r a d e l i n h a . C o m o é d e i n t e r e s s e d a U F P b d i f u n d i r a B I T A N c o m o também a t u a l i z á - l a , d i r e c i o n a m o s o n o s s o t r a b a l h o p a r a a l g o r i t m o s q u e r e a l i z e m a p r o x i m a ç õ e s em n o r m a s 1 e i n f i n i t a p a r a e x p a n d i r o t ó p i c o 4 d a B I T A N - A p r o x i m a ç ã o e i n t e r p o l a ç ã o . 1 . 3 - V i s ã o G l o b a l d o T r a b a l h o I n i c i a l m e n t e , n o s e g u n d o c a p i t u l o , a p r e s e n t a m o s um r e s u m o d o s f u n d a m e n t o s d a t e o r i a d e a p r o x i m a ç ã o e a s c o n s e q u ê n c i a s d e s e t r a b a l h a r * e m d i f e r e n t e s e s p a ç o s d e f u n ç õ e s . No t e r c e i r o c a p í t u l o a p r e s e n t a m o s a d e s c r i ç ã o d e a p r o x i m a ç ã o em uma v a r i á v e l p a r a p r o b l e m a s l i n e a r e s . A p r e s e n t a m o s n o q u a r t o c a p i t u l o uma a b o r d a g e m s o b r e a p r o x i m a ç ã o d e s u p e r f í c i e s .

Uma, b r e v e a b o r d a g e m s o b r e a l g o r i t m o s p a r a p r o b l e m a s n S o l i n e a r e s é a p r e s e n t a d a n o c a p i t u l o c i n c o . A d e s c r i ç ã o d o s a l g o r i t m o s i m p l e m e n t a d o s , t e s t e s r e a l i z a d o s e a p l i c a ç õ e s s ã o a p r e s e n t a d o s n o s e x t o c a p i t u l o . F i n a l m e n t e n o s é t i m o c a p i t u l o , c o n c l u i mos f a z e n d o c o m e n t á r i o s s o b r e a s d i f i c u l d a d e s e n c o n t r a d a s p a r a a r e a l i z a ç ã o d o t r a b a l h o , e s c o l h a e i m p l e m e n t a ç ã o d o s a l g o r i t m o s e a p r e s e n t a m o s s u g e s t õ e s p a r a e s t u d o s p o s t e r i o r e s .

C A P Í T U L O I I FUNDAMENTOS D E T E O R I A D E APROXIMAÇÃO S u p o n h a m o s q u e n o s t e n h a m s i d o f o r n e c i d a s c e r t a s i n f o r m a ç õ e s s o b r e uma f u n ç ã o , p o r e x e m p l o , s e u s v a l o r e s , o u o s v a l o r e s d© s u a s d e r i v a d a s em c e r t o s p o n t o s . Ê p o s s í v e l r e c o n s t r u i r a f u n ç ã o c o m p l e t a m e n t e a p a r t i r d o s p o n t o s d a d o s © em c a s o a f i r m a t i v o c o m o p o d e m o s r e c o n s t r u í - l a ? Uma r e s p o s t a p a r c i a l © d a d a p e l o t e o r e m a d a i n t e r p o l a ç ã o : D a d o s n + 1 p o n t o s d o p l a n o r e a l C x , f D . C x . f ) . . . , C x , f 3 e x i s t e um ú n i c o p o l i n ó m i o p C x ) em P , um e s p a ç o l i n e a r , p a r a o q u a l

p C x ) • fCx.D , i • 0 , 1 . * . , n

- Ce

+ . . . + c D I (

C13 d C x , j O = O C Ü 5 d C x , y 3 > O , s e x * y d C x . y ) = d C y . x D C i v ) d C x . y Z ) < d C x . z D + d C z . y U ; e n t S ú d i z e m o s q u © X © um e s p a ç o m é t r i c o . Com o c o n c e i t o d© um e s p a ç o m é t r i c o p o d e m o s f o r m u l a r um p r o b l e m a , b á s i c o d a t e o r i a d© a p r o x i m a ç ã o : D a d o um p o n t o g © um c o n j u n t o M em um e s p a ç o m é t r i c o p o d e m o s d e t e r m i n a r um p o n t o d© M q u © t e n h a d i s t â n c i a m í n i m a d e g ? T e o r e m a 2 . 1 . 1 C P r e n t e r [ 1 4 3 3 : S e j a K um . c o n j u n t o c o m p a c t o num e s p a ç o m é t r i c o X . P a r a c a d a p o n t o P em X e x i s t e um p o n t o A em K c u j a d i s t â n c i a a P é m í n i m a . I s s o m o s t r a q u e , p a r a o p r o b l e m a a c i m a , e m e s p a ç o s m é t r i c o s p o d e m o s d e t e r m i n a r o p o n t o p r o c u r a d o . M a s , e e m o u t r o s e s p a ç o s também é p o s s í v e l ? 2 . 2 - M e l h o r a p r o x i m a ç ã o : e x i s t ê n c i a e m ' e s p a ç o s l i n e a r e s Um e s p a ç o l i n e a r r e a l X é um c o n j u n t o d e o b j e t o s a b s t r a t o s , c h a m a d o s v e t o r e s , o b j e t o s e s s e s q u e p o d e m s e r a d i c i o n a d o s d e a c o r d o c o m a s r e g r a s u s u a i s d a a r i t m é t i c a e p o d e m s e r m u l t i p l i c a d o s p o r n ú m e r o s r e a i s , também d e a c o r d o c o m a s r e g r a s d a a r i t m é t i c a . M a i s e s p e c i f i c a m e n t e , um e s p a ç o 1 1

l i n e a r r e a l d e v e s a t i s f a z e r o s a x i o m a s a s e g u i r : P a r a t o d o x , y , z em X e a , b e m R C I D a x em X , C i i D x • y e m X , C i i i i x * y = y + x , C l v ) C x + yl> + z = x + C y + z ) , C v )

1

p r o p r i e d a d e s d a m e l h o r a p r o x i m a ç ã o ! ) e o n ú m e r o r e a l | | f | | é c h a m a d o d e n o r m a d e f . Uma n o r m a © uma f u n ç ã o r e a l d e f i n i d a n u m e s p a ç o l i n e a r X , t e n d o a s s e g u i n t e s p r o p r i e d a d e s : P a r a t o d o a em R e t o d o f e g em X C i 3

II

II >

I

d

d = I

I • d

D

2 . 3 - M e l h o r a p r o x i m a ç ã o ! e x i s t ê n c i a e u n i c i d a d e e m e s p a ç o s d e p r o d u t o i n t e r n o Ê d e s e j á v e l i n t r o d u z i r n u m e s p a ç o l i n e a r X a o p e r a ç ã o d e p r o d u t o i n t e r n o . O p r o d u t o i n t e r n o d e 2 v e t o r e s f e g e um n ú m e r o r e a l d e n o t a d o p o r < f , g> o u C f . g D . E m um e s p a ç o C C a . b l d e f u n ç õ e s c o n t í n u a s s o b r e [ a , b3 p o d e m o s d e f i n i r a < f , g> = J f C x D gCxD d x . Um e s p a ç o l i n e a r q u e c o n t e n h a um p r o d u t o i n t e r n o © d e n o m i n a d o e s p a ç o d e p r o d u t o i n t e r n o , e a e q u a ç ã o j | f I j = +

\

T e o r e m a 2 . 3 . 1 C P r e n t e r [ 1 4 ] } : A m e l h o r a p r o x i m a ç ã o d e s u b - e s p a ç o f e c h a d o d e d i m e n s ã o f i n i t a d e um e s p a ç o p r o d u t o i n t e r n o é ú n i c a . um d e S e j a X um e s p a ç o d e p r o d u t o i n t e r n o e s e j a M um s u b - e s p a ç o d e d i m e n s ã o f i n i t a d e X . S e j a x em X e s u p o n h a q u e x e

o

_{o o}

M

o

i_

V -

H

H

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^ - M

"

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2 . 4 - M e l h o r a p r o x i m a ç ã o : e x i s t ê n c i a e u n i c i d a d e e m E s p a ç o s d e H i l b e r t Um e s p a ç o d e p r o d u t o i n t e r n o c o m p l e t o c o n s t i t u i um e s p a ç o d e H i l b e r t . O e s p a ç o d e H i l b e r t é uma g e n e r a l i z a ç ã o n a t u r a l p a r a d i m e n s õ e s i n f i n i t a s d e e s p a ç o s e u c l i d i a n o s r e a i s o u c o m p l e x o s Rn e Cn. H a m u i t a s v a n t a g e n s em s e t r a b a l h a r n u m e s p a ç o d e H i l b e r t e n t r e a s q u a i s : C i D O s t e o r e m a s e p r o c e s s o s p o d e m s e r v i s t o s g e o m e t r i c a m e n t e b e m c o m o a n a l i t i c a m e n t e p o i s n o s s a i n t u i c ã o e s p a c i a l e em 1 , 2 e 3 d i m e n s o e s ; C i i 3 T o d o s o s e s p a ç o s d e H i l b e r t s ã o a b s t r a t a m e n t e e q u i v a l e n t e s e n t r e s i . A m e l h o r a p r o x i m a ç ã o d e s u b e s p a ç o s d e e s p a ç o s d e H i l b e r t é c o n h e c i d a c o m o a j u s t a m e n t o d e q u a d r a d o s m í n i m o s .

2 . 5 - C o n s i d e r a ç õ e s S o b r e a s C o n s e q u ê n c i a s d e s e T r a b a l h a r e m D i f e r e n t e s E s p a ç o s d e F u n ç õ e s N a s s e ç õ e s a n t e r i o r e s v i m o s e m q u e c o n d i ç õ e s a m e l h o r a p r o x i m a ç ã o e x i s t e em d i f e r e n t e s e s p a ç o s . A m e l h o r a p r o x i m a ç ã o é c a r a c t e r i z a d a p o r uma d i s t â n c i a m í n i m a e n t r e d o i s p o n t o s , d i s t â n c i a e s s a q u e p r e c i s a s e r m e d i d a d e a l g u m a f o r m a , i s t o é. p r e c i s a - s e d e u m a m é t r i c a . Uma v e z e s c o l h i d a a m é t r i c a p a r a m e d i r d i s t â n c i a s r e s t a r e s o l v e r um p r o b l e m a d e m i n i m i z a ç ã o d e f u n ç õ e s s e m o u c o m r e s t r i ç õ e s . Em g e r a l p r e c i s a m o s e s c o l h e r e s p a ç o s d e f u n ç ã o q u e r e s u l t e m em p r o b l e m a s d e m i n i m i z a ç ã o q u e p o s s a m s e r r e s o l v i d o s c o m e f i c i ê n c i a p e l o c o m p u t a d o r o? r e f l i t a m d e modo f i e l o s o b j e t i v o s a l m e j a d o s . O s e s p a ç o s n o r m a d o s e o s d e H i l b e r t p e r m i t e m f o r m u l a r p r o b l e m a s d e a p r o x i m a ç ã o q u e r e f l e t e m s i t u a ç õ e s q u e o c o r r e m f r e q u e n t e m e n t e n a v i d a r e a l , c o m o m i n i m i z a r o d e s p e r d í c i o , m i n i m i z a r o t a m a n h o d e r e t a l h o s n u m a c o n f e c ç ã o o u f i l t r a r d a d o s e s p ú r i o s . Em q u a l q u e r um d e s s e s e s p a ç o s o p r o b l e m a a s e r r e s o l v i d o e n v o l v e m i n i m i z a ç ã o d e a l guma n o r m a . O p r o b l e m a g e r a l t e m a f o r m a : e n c o n t r e x q u e m i n i m i z e | |b - A x | |, em q u e A é um o p e r a d o r , b é um v e t o r d e m c o m p o n e n t e s e x é um v e t o r d e n c o m p o n e n t e s . S e a n o r m a e s c o l h i d a f o r 1 « p a r a o b t e r x p r e c i s a m o s m i n i m i z a r m

E I

I

em q u e r é um c o m p o n e n t e d o v e t o r r e s í d u o b - A x e p o d e m o s i m p o r a l g u m a r e s t r i ç ã o c o m o x > O e B x > c . S e A e B f o r e m l i n e a r e s t e m - s e um p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r - , s e n ã o h o u v e r r e s t r i ç õ e s o p r o b l e m a e m a i s c o m p l i c a d o C v . s e ç ã o 3 . 2 D . S e a n o r m a e s c o l h i d a f o r i n f i n i t a , r e s u l t a um p r o b l e m a mi n i m a x mi n m a x | r . j . *t i S e a n o r m a e s c o l h i d a f o r d e f i n i d a p o r um p r o d u t o i n t e r n o é m e l h o r m i n i m i z a r

II

C A P Í T U L O I I I APROXIMAÇÃO EM UMA V A R I Á V E L - P R O B L E M A S L I N E A R E S N e s t e c a p í t u l o d e s c r e v e m o s a l g o r i t m o s p a r a r e s o l v e r o p r o b l e m a m i n I |b - A x I I s u j e i t o o u n ã o a r e s t r i ç õ e s , em q u e A ó uma m a t r i z m p o r n , b e x s ã o v e t o r e s d e m e n c o m p o n e n t . e s , r e s p e c t i v a m e n t e , q u a n d o a n o r m a II . II e s c o l h i d a f o r 1 , 2 e i n f i n i t a .

3 . 1 - P r o g r a m a ç ã o l i n e a r A o o p t a r p e l a n o r m a 1^ p a r a r e s o l v e r o p r o b l e m a mi n l i b - A x | | >» c o m r e s t r i ç õ e s , c h e g a - s e a um p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r c o n f o r m e v i m o s n a s e ç ã o 2 . 5 . O m é t o d o p a r a r e s o l u ç ã o d e um p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r m a i s c o n h e c i d o ó o s i m p l e x , q u e é um p r o c e d i m e n t o a l g é b r i c o e i t e r a t i v o q u e f o r n e c e a s o l u ç ã o e x a t a C n a a u s ê n c i a d e a r r e d o n d a m e n t o ! ) d e q u a l q u e r p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r C P P L D em um n ú m e r o f i n i t o d e i t e r a ç õ e s . £ também c a p a z d e i n d i c a r s e um p r o b l e m a t e m s o l u ç ã o i l i m i t a d a , s e n ã o t e m s o l u ç ã o o u s e p o s s u i i n f i n i t a s s o l u ç õ e s . E s s a s c a r a c t e r í s t i c a s d o s i m p l e x p e r m i t i r a m s u a c o d i f i c a ç ã o em p r o g r a m a s e x t r e m a m e n t e e f i c i e n t e s p o s s i b i l i t a n d o a s o l u ç ã o d e s i s t e m a s c o m c e n t e n a s d e v a r i á v e i s . E x t e n s õ e s p o s t e r i o r e s , c o m o o s i m p l e x r e v i s a d o e o p r i n c í p i o d a d e c o m p o s i ç ã o , a u m e n t a r a m s u a c a p a c i d a d e p a r a d e z e n a s d e m i l h a r e s e f i n a l m e n t e c e n t e n a s d e m i l h a r e s d e v a r i á v e i s [ 1 2 3 . A l é m d i s s o , o s i m p l e x p o s s u i n ã o a p e n a s uma i n t e r p r e t a ç ã o g e o m é t r i c a m a s também uma i n t e r p r e t a ç ã o e c o n ô m i c a .

Um p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r g e r a l t e m a s e g u i n t e f o r m a : T m i n i m i z e c x + c x + . . . + c x = c x C 3 . 1 . 1 3 i t 2 2 r» n c o m x > O e q u e s a t i s f a z e m r e s t r i ç õ e s d a f o r m a : a . x + a x + . . . a . x < b . , i = 1 , 2 m , C 3 . 1 . 2 a 3 w A * v 2 2 m n v * a . x + a . x + . . . a ! x = b , v l 1 «.2 2 i n n n i • m + 1 m + 2 , . . . , m C 3 . 1 . 2 b D T O s n ú m e r o s c , a , b. s ã o n ú m e r o s r e a i s d a d o s . A f u n ç ã o c x a k dc t s e r m i n i m i z a d a é c h a m a d a f u n ç ã o o b j e t i v o . C a d a x em Rn q u e s a t i s f a z t o d a s a s c o n d i ç õ e s é d i t a s e r um p o n t o v i á v e l p a r a o p r o b l e m a . I n t r o d u z i n d o v a r i á v e i s e e q u a ç õ e s a d i c i o n a i s , o P P L C 3 . 1 . 1 3 a C 3 . 1 . 2 D p o d e s e r c o l o c a d o n u m a f o r m a em q u e a s r e s t r i ç õ e s s ã o d e i g u a l d a d e to u d e d e s i g u a l d a d e e l e m e n t a r C d a T T f o r m a x > OD , q u a n d o a f u n ç ã o o b j e t i v o c x t o m a a f o r m a c x i = - x . P a r a t r a n s f o r m a r um P P L p a r a e s t a f o r m a , d e v e m o s P s u b s t i t u i r c a d a d e s i g u a l d a d e n ã o e l e m e n t a r d e C 3 . 1 . 2 a 3 p o r uma i g u a l d a d e e uma d e s i g u a l d a d e e l e m e n t a r u s a n d o uma v a r i á v e l d e f o l g a x . , 2 1

a * + • • ' + * , x + x = b . , x > O C 3 . 1. 3 } S e a f u n ç ã o o b j e t i v o c x + . . . + c x n ã o f o r 1 1 ü n e l e m e n t a r , i n t r o d u z i m o s uma v a r i á v e l a d i c i o n a l x e i n c l u í m o s n + m +1 1 uma e q u a ç ã o d e r e s t r i ç ã o a d i c i o n a l c x + . . . + c x + x = 0 C 3 . 1 1 n n n + m +1 1 T e n t r e a s r e s t r i ç õ e s C 3 . 1 . 2 D . A m i n i m i z a ç ã o d e c x e e q u i v a l e n t e a m a x i m i z a ç ã o d e x c o m e s t e s i s t e m a e s t e n d i d o 1 n + m + 1 í d e r e s t r i ç õ e s . \ . • A s s i m p o d e m o s a s s u m i r q u e o P P L é s e m p r e d a d o n a s e g u i n t e f o r m a p a d r ã o : L P C X , p ! >: m i n i m i z e - x C 3 . 1 . 5 5 P p a r a t o d o x em Rn c o m A x = b e x > O p a r a i em I . N e s s a f o r m u l a ç ã o , I = - C l , 2 , . . . , n> , um s u b c o n j u n t o d o s n a t u r a i s , e um c o n j u n t o d e í n d i c e s , p é um í n d i c e f i x o s a t i s f a z e n d o p em N\I , A = C a , a , . . . » a > é uma m a t r i z r e a l m x n t e n d o c o l u n a s a . , e 4 2 ri «• b em Rn é um v e t o r d a d o . A s v a r i á v e i s x p a r a a s q u a i s i em I s ã o a s v a r i á v e i s c o m r e s t r i ç ã o e n q u a n t o q u e p a r a i n ã o em I s ã o a s v a r i á v e i s 1 i v r e s . P o r

P = < x em Rn I A x = b & x . > O p a r a t o d o i em I > C 3 . 1 . 6 3 d e n o t a m o s o c o n j u n t o d e t o d o s o s p o n t o s v i á v e i s d e L P C I . p D . x * em P . é um p o n t o ó t i m o d e L P C I , p 3 s e x - m a x < x |x em P >. p p i p C o n s i d e r e m o s o s i s t e m a d e e q u a ç õ e s l i n e a r e s A x = b d e L P C I , p D . P a r a um v e t o r J = C J , . . . , J ) , j , em N , A -í p i j C a , . . . , a D d e n o t a a s u b m a t r i z d e A t e n d o c o l u n a s a , x jv j r }\ j d e n o t a o v e t o r C x . , . . . . x . 3 . P o r s i m p l i c i d a d e d e n o t a m o s o 3*-c o n j u n t o < J .

I

* d a d o p o r x . = b , x = 0 c o m b = A ._ 1b . C 3 . 1 . 8 3 j n j i A l é m d i s s o , d a d a u m a b a s e J , c a d a s o l u ç ã o x d e A x = b é d e t e r m i n a d a u n i c a m e n t e p o r s e u s e l e m e n t o s x ^ n ã o b á s i c o s e p e l a s o l u ç ã o x b á s i c a . I s s o d e c o r r e d a m u l t i p l i c a ç ã o d e A x = A x + A x = b j j k k p o r A^ e d e C 3 . 1 . 8 3 : x . = b - A ~ * A x , = x - A . ~ A x C 3 . 1 . 9 3 S e x em Rn m f o r a r b i t r a r i a m e n t e p r ó x i m o d e x , e s e x f o r k ) j d e f i n i d o p o r C 3 . 1 . 9 3 , e n t ã o x é a s o l u ç ã o d e A x = b . P o r e s s a r a z ã o C 3 . 1 . 9 3 p r o v ê uma p a r a m e t r i z a ç ã o d o c o n j u n t o d e s o l u ç õ e s < x I A x = b> a t r a v é s d o s c o m p o n e n t e s d e xf c em Rn m. * S e a s o l u ç ã o b á s i c a x d e A x = b a s s o c i a d o c o m a b a s e f o r um p o n t o d e f o l g a d e L P C I , p 3 , x em P , i s t o é , s e x^ > O p a r a t o d o i e m I s e e s ó s e x > O p a r a t o d o i em I c: J , e n t ã o .1 é uma b a s e d e f o l g a d e L P C I , p 3 e x é uma s o l u ç ã o b á s i c a d e f o l g a . F ' i n a l m e n t e uma b a s e v i á v e l n ã o é d e g e n e r a d a s e x > O p a r a t o d o i em I a J.

O P P L c o m o um t o d o n ã o e d e g e n e r a d o s e t o d a s a s s u a s b a s e s n ã o f o r e m d e g e n e r a d a s . 3 . 1 . 1 - A f o r m a c a n ó n i c a Um s i s t e m a c a n ó n i c o t e m a s e g u i n t e f o r m a : x + a x + . . . + a x = b 1 4 , m + i m + i i , n n i x + a x + . . . + a x = b 2 2 , m + l m+i. 2 , n n 2 x + a x + . . . - • • a x = b m m , m + l m+1 m , n n m A s v a r i á v e i s b á s i c a s x , x , . . . , x p o s s u e m . 1 2 m c o e f i c i e n t e s n u l o s em t o d a s a s e q u a ç õ e s , e x c e t o em u m a , e m q u e o c o e f i c i e n t e é i g u a l a 1. E x i s t e uma v a r i á v e l b á s i c a d i f e r e n t e p o r e q u a ç ã o . A s v a r i á v e i s x , . . . . x s ã o - m + l r» k c o n s i d e r a d a s n ã o b á s i c a s . O f a t o d e c o n s i d e r a r m o s q u e a s m p r i m e i r a s v a r i á v e i s s ã o b á s i c a s n ã o a f e t a a g e n e r a l i d a d e , p o i s é s e m p r e p o s s í v e l o r d e n a r a s c o l u n a s d e s s a m a n e i r a . P o r o u t r o l a d o , n ã o é p o s s í v e l c o l o c a r um c o n j u n t o q u a l q u e r d e m v a r i á v e i s n a b a s e C i s t o e , c o l o c a r o s i s t e m a n a f o r m a c a n ó n i c a em r e l a ç ã o a e s t a s v a r i á v e i s ^ . E n t r e t a n t o , s e o s i s t e m a f o r n ã o r e d u n d a n t e C i s t o e , 2 5

s e n e n h u m a e q u a ç ã o p u d e r s e r e s c r i t a c o m o c o m b i n a ç ã o l i n e a r d a s o u t r a s } , e x i s t e p e l o m e n o s um c o n j u n t o d e v a r i á v e i s q u e p o d e s e r c o l o c a d o n a b a s e . . 3 * 1 . 2 - O a l g o r i t m o s i m p l e x S e j am A = a a 1 1 1 2 a a m i mZ l n Z = c C I D x + c C 2 3 x + . . . + c C n D x e c C j D = - c C j } 1 2 n E s q u e m a t i c a m e n t e , p o d e m o s d e s c r e v e r o a l g o r i t m o s i m p l e x t d a s e g u i n t e f o r m a : S e j a m N = < 1 , 2 , 3 , n> o c o n j u n t o d o s í n d i c e s d a s c o l u n a s d a m a t r i z A e M = <1 , 2 , 3 m> o c o n j u n t o d o s í n d i c e s d a s l i n h a s d e A ; e n t ã o : P a s s o 1 - E n t r e c o m o p r o b l e m a e a s o l u ç ã o b á s i c a v i á v e l i n i c i a l .

P a s s o 2 - C o l o q u e o s i s t e m a , n a f o r m a c a n ó n i c a e m r e l a ç ã o à s o l u ç ã o b á s i c a P a s s o 3 - C a l c u l e c C j * } = M i n C c C j D , j e m ND P a s s o 4 - S e c C j } > O e n t ã o , e n c o n t r a m o s a s o l u ç ã o ó t i m a . P a r e . P a s s o 5 - C a l c u l e j = M i n C b / a * , a * > CO P a s s o 6 - S e t o d o s o s a .. i O e n t ã o , a s o l u ç ã o e i l i m i t a d a , p a r e . «•J P a s s o 7 - F a ç a o p i v o t a m e n t o em t o r n o d e a * . . - e v o l t e a o p a s s o 3 , o u s e j a , a p l i q u e o m é t o d o d e G a u s s J o r d a n C P r e n t e r f . 1 4 3 D . R e s u l t a d o s I m p o r t a n t e s ( 1 2 1 1 - O c o n j u n t o d e s o l u ç õ e s v i á v e i s d e um P P L é c o n v e x o . 2 — O n ú m e r o d e s o l u ç õ e s b á s i c a s é f i n i t o . 3 - Uma s o l u ç ã o b á s i c a v i á v e l c o r r e s p o n d e a um v é r t i c e d o c o n j u n t o d e s o l u ç õ e s v i á v e i s . è 4 - S e e x i s t i r u m a s o l u ç ã o v i á v e l , e x i s t e uma s o l u ç ã o b á s i c a v i á v e l .

5 - S e e x i s t i r uma s o l u ç ã o ó t i m a C o n d e uma s o l u ç ã o ó t i m a é uma s o l u ç ã o b á s i c a v i á v e l q u a n d o o s c o e f i c i e n t e s c C j D c o n h e c i d o s c o m o c u s t o s r e l a t i v o s s ã o t o d o s p o s i t i v o s } , e x i s t e p e l o m e n o s uma s o l u ç ã o b á s i c a ó t i m a .

V e j a m o s um e x e m p l o u t i l i z a n d o o a l g o r i t m o s i m p l e x . S e j a m i n i m i z a r z = x - 3 x + 2 x , s u j e i t o a : * 2 a J 3 x - x + 2 x < 7 « 2 a - 2 x + 4 x < 1 2 1 2 - 4 x + 3 x + 8 x < 1 0 1 2 3 x > O , x > O , x > O. 1 2 9 P r i m e i r a m e n t e , a c r e s c e n t a m o s a s v a r i á v e i s d e f o l g a X > O, x > O , x > O; l o g o t e m o s : 4 5 <S 3 x - x + 2 x + x < 7 1 2 3 4 - 2 x + 4 x + x < 1 2 1 2 5 - 4 x + 3 x + 8 x + x < I O 1 2 9 tf

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T a b e l a 3 . 1 . 1 - D a d o s i n i c i a i s Q u a d r o I X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X _<s b 3 - 1 2 1 0 0 7 - 2 4 0 0 1 0 1 2 - 4 3 C8D

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T a b e l a 3 . 1 . 2 - Q u a d r o s s i m p l e x Q u a d r o I I X 1 X ₂ X 3 X 4 X ₅ X

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O p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r Ê m o s t r a d o p o r W a g n e r C c f . A b d e l m a l e k t 3 3 D q u e e s t e p r o b l e m a p o d e s e r r e d u z i d o a um p r o b l e m a d e p r o g r a m a ç ã o l i n e a r . A f o r m a p r i m a i é m i n Z = r «5 . + T, £ » I V 2 V v = 1 V • 1 C 3 . 2 . 4aD s u j e i t o à s r e s t r i ç õ e s C A I - I D = b . C 3 . 2 . 4 b } o s a . s e m r e s t r i ç õ e s , i = 1 , . . . m, e . > O, s , > O, 1 = 1 , . . . , n C 3 . 2 . 4 c } 1 v 2 v o n d e A , x e b s ã o , r e s p e c t i v a m e n t e , a m a t r i z C a 3 e o s v e t o r e s c o l u n a s x e b t e m c o m p o n e n t e s x^ e b. d e C 3 . 2 . 1 } . Um p r o g r a m a p a r a r e s o l v e r C 3 . 2 . 4 } u s a n d o o m é t o d o s i m p l e x é d a d o p o r B a r r o d a l e & R o b e r t s C c f . A b d e l m a l e k [ 3 3 5 .

C o n t u d o , p a r a o d u a l , t e m o s o s e g u i n t e p r o b l e m a m a x z = JJ b . w. 1 = 1 s u j e i t o a s r e s t r i ç õ e s C 3 . 2 . 5 a D ATw = O , C 3 . 2 . 5 b } - 1 < w S I , i = i . . . n , C 3 . 2 . 5 c } o n d e o v e t o r w = C w , , w , , w J >T e AT é a t r a n s p o s t a d e A d e C 3 . 2 . 1 } . 1 2 D e q u a l q u e r m a n e i r a , f a z e n d o f i = w v + 1 e f C f „ . . . . f ) I o b t e m o s a f o r m u l a ç ã o i n m a x z = E b C f ~ 1 D* li = 1 C 3 . 2 . 6 a } s u j e i t o à s r e s t r i ç õ e s T A tf = . = i n E a V = 1 v 2 C 3 . 2 . 6 b } 3 3

O á f . £ 2 , i = 1 n . V

C 3 .

U C f D = < i em <1.. 2 , . . . » n> I f = 2 , i n S o p e r t e n c e n t e a I C f 3 > . T E n t S o p a r a a l g u m k.CA 3 , 1 n S o p e r t e n c e n t e a I C f 3 , y . = B ~ * k . C AT3 C 3 . 2 . 7 3 V t z = bT y , C 3 . 2 . 8 3 *, B K, o n d e o s e l e m e n t o s d e f s S o b , 1 em I C f D . A s s i m B t r = bT B "4 k . C AT3 . C 3 . 2 . 9 3 S e j a m

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O s s e g u i n t e s p a s s o s c o n s t i t u e m um a l g o r i t m o s i m p l e x p a r a o m é t o d o d e s c r i t o p o r H a d l e y C c f . A b d e l m a l e k [ 3 ] } . A e s c o l h a d o s v e t o r e s q u e s a e m d a b a s e é f e i t a d e a c o r d o c o m o m é t o d o d e U s o w C v . A b d e l m a l e k [ 3 ] 3 . P a r a i n i c i a r , uma v a r i á v e l n ã o b á s i c a b. t e m v a l o r z e r o . V P a s s o 1 - P a r a t o d o z . - b. < O , i e m L C f 3 , s e j a f = 2 q u e i l x. 1 i n d i c a a c o l o c a ç ã o d e uma m a r c a n a c o l u n a c o r r e s p o n d e n t e . C a l c u l e f p e l a r e l a ç ã o C 3 . 2 . 1 1 3 . P a s s o 2 - S e t o d o s o s f , s a t i s f i z e r e m O < f < 2, uma s o l u ç ã o ó t i m a f o i e n c o n t r a d a , p a r e . P a s s o 3 - E x a m i n e o s f p a r a 1 = 1 , 2 . C o n s i d e r e o p r i m e i r o q u e f o r o u m e n o r d o q u e z e r o o u m a i o r d o q u e d o i s . C h a m e - o s d e f . A c o l u n a c o r r e s p o n d e n t e n a b a s e s e r á s u b s t i t u í d a p o r uma c o l u n a n ã o b á s i c a d e a c o r d o c o m o s p a s s o s C 3 . 1 3 - C 3 . 4 3 a b a i x o . S e o n o v o f n ã o f o r l m e n o r d o q u e z e r o o u m a i o r d o q u e d o i s , e s t a i t e r a ç ã o s e r á r e p e t i d a a t é q u e e s t a c o n d i ç ã o s e j a s a t i s f e i t a . Na p r ó x i m a i t e r a ç ã o o e x a m e d o s f p r o c e d e r á d e Bl f e v o l t a r á n o v a m e n t e p a r a f S u p o n h a q u e p a r a T T a l g u m a i t e r a ç ã o k C A 3 a s s o c i a d o corn f , e k C a 3 s o j a T -s u b -s t i t u í d o p o r K.C A 3 n a b a -s e . C o n -s i d e r a m o -s o -s d o i -s c a s o s : 3 8

C a s o 1 - S e f < O , k C A D ó d e t e r m i n a d o d e l

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o n d e T = C z - b ) / y. = m i n < C z - b D / y > , * r • r vr • • • ' t a y. > O , s e m L C f D , T = C z - b D / y = m i n < C z - b ) / y > , 2 r r i r a ' a i a y < O , s em UCfO «.a P a s s o 3 . 3 - S e T = T ^ , t r a n s f o r m e o q u a d r o c o m o u s u a l m e n t e , T m a r q u e a c o l u n a k C A D p a r a i n d i c a r q u e f e s e u j j l i m i t e s u p e r i o r . S u b t r a i a 2 y . d e f e v o l t e a o p a s s o P a s s o 3 . 4 - S e T = T , t r a n s f o r m e o q u a d r o c o m o u s u a l m e n t e , P 2 T r e m o v a a m a r c a da. c o l u n a k AC D e m a r q u e a c o l u n a T k C A D. A d i c i o n e 2 a o n o v o f e s u b t r a i a 2 y d e f j B . J \. B V X e v o l t e a o p a s s o 2 . E s t e a l g o r i t m o C c f . A b d e l m a l e k [ 3 3 3 p a r e c e s e r o m a i s e f i c i e n t e c o m p a r a d o c o m o u t r o s m é t o d o s c o n h e c i d o s . A l e m d i s s o s u a s i m p l i c i d a d e e s u a e f i c i ê n c i a s S o d e v i d a s a o u s o d a s t é c n i c a s d o s i m p l e x d u a l . V a r i á v e i s a r t i f i c i a i s n S o s ã o n e c e s s á r i a s e