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车站,坐标为(xS,0)。
三、模型假设
1、将所考虑的区域近似看作一个平面;2、两个炼油厂和车站均近似看作为平面上的点,分别用点A、B、K表示;3、在所考虑的区域内铁路线为直线CD,新建车站可以在铁路线的任意位置;4、两个炼油厂的地址可以在铁路线的一侧任意选择;5、不考虑自然条件的制约,假设区域内任意两点之间均可以以直线连接;6、假设聘请的三家咨询公司估计出来的数值可信。
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f四、模型的建立与求解
问题一:
根据假设1和2,以铁路线CD为X轴,以炼油厂A到X轴的垂线作Y轴,建立平面直角坐标系(如图1所示):
A炼油厂的坐标为(0,a),B炼油厂的坐标为(l,b)(不妨设ab),A、B两厂管道线汇合点E的坐标为(x,y),K表示车站,容易知道,只有在EK垂直于X轴时EK的长度最短,所以K的坐标为(x,0)。
图1
看图分析可知,管道线的总长SAEKEBE
(一)假设非共用管线的费用p1和共用管线费用p2相等,同为P(P)0)那么,
当S最小时,总费用最小。现在以总费用为目标函数,以xy为决策变量,建立数学模型:
Z

Sp


x2ay2
lx2by2yp
约束条件:0xl0yb
问题归结为:在指定区域内,当x、y为何值时,Z取得最小值。
z
x

xl
p
xay2x2by2lx2
zya
yb
1p
yay2x2by2lx2
3
f令z0和z0,化简后得
x
y
lx2ay2x2by2
(1)
3ya88ya6x26x4ya4x8
即:3ya88ya66ya410
x
x
x
(2)
解此方程得ya21ya3
x
3
x
3
ya3x3
这是过(0,a)且倾斜角为150度和30度的两条直线
再由(1)代入上式,得
所以
by21lx3
by3lx3
即:yb3xl3
这是过点(l,b)倾斜角为30度和150度的两条直线。
根据本题的求最小值的要求,取ya3x和yb3xl两条直线
3
3
的交点,即:两管道线汇合点E的坐标为(x,y)是
解得:
yb
3xl3

y

a


3x3
(3)
x
3abl
2
2

y

a
2
b

3l6
(4)
即管线建设费用最省时交汇点E的坐标(x,y)是关于a,b,l的函数。
再将它们代入约束条件:0xl得:0yb
ab3,l3
也就是说:
ba3l3
(5)
4
f①当A、B两厂之间的位置符合上述条件(5)的时候,管道的铺设线路
如图1所示,且两管道线汇合点E的坐标为(3abl,ab3l)。
2
2
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如果A、B两厂之间的位置不符合上述条件(5),那么E的坐标需要根据具体情况确定:
②若ba3
l
3
即l3ba时
也就是,两厂之间的横向距离很小,而两厂与铁路线的距离相r
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