Решение задачи ЛП (2.1.1), согласно теоремам 2, 3, 4, достигается в вершине многогранного множества. Теорема 2 дает простое описание вершин и способ их определения при известном базисе. Число вершин конечно. Минимум задачи может быть найден за конечное число шагов посредством перебора вершин.
В симплекс-методе осуществляется идея перебора вершин соседних текущей вершине и выбора среди них в качестве следующего приближения вершины с наименьшим значением целевой функции. Симплекс-метод применяют для задач, записанных в форме:
. (2.4.1)
Пусть на -ом шаге получена точка
, являющаяся вершиной множества
, и пусть
.
Назовем невырожденной вершиной множества
, если число положительных компонент в ней равно
.
Предположим, что все вершины множества невырождены. В силу невырожденности множество
содержит
элементов. Разобьем вектор
на две группы
, где
отвечает компонентам из
,
- компонентам, не принадлежащим
. Тогда система
может быть записана в виде:
, (2.4.2)
где , столбцы которой являются столбцами
с индексами из
,
-матрица, составленная из оставшихся столбцов. Отсюда, в силу невырожденности матрицы
,
(2.4.3)
Целевая функция приобретает вид:
, (2.4.4)
где - вектор с компонентами
,
,
-вектор с компонентами
,
. С учетом (2.4.3) целевая функция может быть выражена только через
.
Следовательно, исходная задача эквивалентна следующей:
,
(2.4.5)
При этом точке соответствует вектор
, где
,
. Точка
является допустимой для задачи (2.4.5) при ограничении
, которое удовлетворяется как строгое неравенство
. Поэтому оно может быть отброшено (как неактивное) при анализе точки
на оптимальность.
В задаче
,
(2.4.6)
минимум достигается в 0 тогда и только тогда, когда .
Итак, если
(2.4.7)
то точка является решением (2.1.1) и одновременно (2.4.5), а тем самым
является решением (2.4.1). Если же среди компонент
есть отрицательные (например,
), то
не является решением (2.4.6), и, увеличивая
, можно уменьшить значение целевой функции в (2.4.6).
Итак, сделаем шаг
-
-й орт. (2.4.8)
Выбор производится из следующих соображений. С увеличением
целевая функция уменьшается, однако может нарушиться ограничение
, которое в точке
, было неактивным. Итак,
нужно выбрать из условия
. (2.4.9)
Если при этом , то задача не имеет решения в силу бесконечного убывания функции. Если же
, то получаем новую точку
,
где
. Эта точка вновь является вершиной (она допустима и имеет m положительных компонент, так как
-я компонента стала положительной, а одна из компонент
обратилась в 0).
Поэтому в ней можно повторить всю процедуру заново. При этом значение целевой функции уменьшилось. Следовательно, возврат в одну из точек невозможен. В силу конечности общего числа вершин метод конечен.
Условия (2.4.7) являются условием оптимальности в симплекс-методе.