Flotte cooperative: SOLUZIONE

Il problema può essere formulato come segue:

max  g(x,E)  =   max     [g1(x1,E1) + g2(x2,E2)]

  E                   {E1,E2}

con            g1(x1,E1) = x1  - x1exp(-E1) - 2E1

           g2(x2,E2) = x2  - x2exp(-E2) - 2E2
soggetto a      x2 = x1exp(-E1)                                                        (1)

                         x= x2exp(-E2)                                                       (2) 

                         x1,x2,x3,E1,E2³ 0                                                    (3)

                         x1 = C                                                                        (4)

x3 = N                                                                        (5)

con N < C

Il problema è seriale e può essere risolto per mezzo della programmazione dinamica.

Scelto l’ordine di eliminazione x3, E2, x2, E1, x1, i passi da eseguire sono i seguenti:

a) eliminazione di x3

Dalla condizione finale (5) e dal vincolo (2) si ottiene 

x2exp(-E2) = N
 
 
b) eliminazione di E2

Si risolve il sottoproblema

h2(x2) = max    g2(x2,E2) = max [ x2 - x2exp(-E2) - 2E2 ]
                       E2                            E2

soggetto a   x2exp(-E2) = N                                                                            (6)

                        x2 , E2³ 0

Si noti che (6) è un vincolo di uguaglianza, per cui E2 risulta funzione di x2 :

E02 = lg x2 - lg N
con   x2³ N .

La funzione h2(x2) vale pertanto

h2(x2) = x2 - N - 2 lg x2 + 2 lg N                                                             (7)
 
 
c) eliminazione di x2

Dal vincolo (1) e dalla (7) si ottiene

h2(x1,E1) = x1exp(-E1) - N - 2 lg x1 + 2E1 + 2 lg N
 
 
d) eliminazione di E1

Si risolve il problema 

h1(x1) = max [g1(x1,E1) + h2(x1,E1)]
E
= max [x1 - 2 lg x1 - N + 2 lg N]

E1

soggetto a  E1³ 0

da cui risulta  E01aqualsiasi purché ³ 0 e

h1(x1) = x1 – 2 lg x1 – N + 2 lg N

e) eliminazione di x1

Si ha   x1 = C (condizione iniziale) da cui

g0 = h(x01) = (C - 2 lg C) - (N - 2 lg N).
 
 
Ripercorrendo all’indietro i passi compiuti, si ricava che la soluzione ottima g0 si ottiene per:
E01a³ 0

x02 = Ce-a

E02 = lg x02 - lg N = lg C - a - lg N ³ 0

Si noti che la condizione E02³ 0  è verificata solo se  E01a   è £  lg  C/N.

I valori ottimi E01  e  E02  sono pertanto :

£ E01£  lg C/N

E02 = lg C/N  - E01

Questo significa che è possibile assegnare alla prima flotta uno sforzo qualsiasi, compatibilmente con la condizione finale imposta; lo sforzo della seconda flotta risulta automaticamente determinato.

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