BAB 2 OPTIMISASI KOMBINATORIAL. Masalah optimisasi merupakan suatu proses pencarian varibel bebas yang

dokumen-dokumen yang mirip
POLINOMIAL KOMBINATORIK

BAB II KAJIAN PUSTAKA. Pada bab ini akan diberikan landasan teori tentang optimasi, fungsi, turunan,

BAB II KAJIAN PUSTAKA. pemrograman nonlinear, fungsi konveks dan konkaf, pengali lagrange, dan

BAB II KAJIAN PUSTAKA

BAB 2 OPTIMISASI KOMBINATORIAL

BAB 2 GRAF PRIMITIF. 2.1 Definisi Graf

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB III TRANSFORMASI MATRIKS DERET DIRICHLET HOLOMORFIK. A. Transformasi Matriks Mengawetkan Kekonvergenan

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Pendahuluan

BAB 2 GRAF PRIMITIF. Gambar 2.1. Contoh Graf

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berikut merupakan alur penyelesaian masalah nyata secara matematik. pemodelan. penyelesaian

BAB II KAJIAN TEORI. berkaitan dengan optimasi, pemrograman linear, pemrograman nonlinear, quadratic

TINJAUAN PUSTAKA. Pada bagian ini akan diberikan konsep dasar graf dan bilangan kromatik lokasi pada

Teori kendali. Oleh: Ari suparwanto

untuk setiap x sehingga f g

BAB II LANDASAN TEORI. selanjutnya sebagai bahan acuan yang mendukung tujuan penulisan. Materi-materi

BAB 2 KAJIAN PUSTAKA

III. BILANGAN KROMATIK LOKASI GRAF. ini merupakan pengembangan dari konsep dimensi partisi dan pewarnaan graf.

II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Graf Definisi 1 (Graf, Graf Berarah dan Graf Takberarah) 2.2 Linear Programming

Model Optimisasi dan Pemrograman Linear

SILABUS PENGALAMAN BELAJAR ALOKASI WAKTU

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI

II. TINJAUAN PUSTAKA. kromatik lokasi pada suatu graf sebagai landasan teori pada penelitian ini

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. kromatik lokasi sebagai landasan teori dari penelitian ini.

OPTIMISASI KONVEKS: KONSEP-KONSEP

DIMENSI PARTISI PADA GRAPH HASIL KORONA C m K n. Oleh : Yogi Sindy Prakoso ( ) JURUSAN MATEMATIKA. Company

OPTIMISASI KONVEKS: Konsep-konsep

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB III PEMBAHASAN. digunakan untuk membentuk fungsi tujuan dari masalah pemrograman nonlinear

BAB 2 DEGREE CONSTRAINED MINIMUM SPANNING TREE. Pada bab ini diberikan beberapa konsep dasar seperti beberapa definisi dan teorema

SILABUS. tentu. Menentukan integral tentu dengan menggunakan sifat-sifat integral. Menyelesaikan masalah

II LANDASAN TEORI. suatu fungsi dalam variabel-variabel. adalah suatu fungsi linear jika dan hanya jika untuk himpunan konstanta,.

BAB III PEREDUKSIAN RUANG INDIVIDU DENGAN ANALISIS KOMPONEN UTAMA. Analisis komponen utama adalah metode statistika multivariat yang

Bab 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

III RELAKSASI LAGRANGE

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

MATEMATIKA DISKRIT RELASI

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI

BAB 2 GRAF PRIMITIF. 2.1 Definisi Graf

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PEMBELAJARAN

MATERI ALJABAR LINEAR LANJUT RUANG VEKTOR

6 Sistem Persamaan Linear

Graph. Matematika Informatika 4. Onggo

LANDASAN TEORI. Pada bab ini akan diberikan beberapa konsep dasar teori graf dan bilangan. kromatik lokasi sebagai landasan teori pada penelitian ini.

BAB 2 KAJIAN PUSTAKA. Menurut Asghar (2000), secara garis besar masalah optimisasi terbagi dalam beberapa tipe berikut:

BAB 2 LANDASAN TEORI

TINJAUAN PUSTAKA. Pada bab ini akan dijelaskan beberapa konsep dasar teori graf dan dimensi partisi

III. BILANGAN KROMATIK LOKASI GRAF. Bilangan kromatik lokasi graf pertama kali dikaji oleh Chartrand dkk.(2002). = ( ) {1,2,3,, } dengan syarat

SVM untuk Regresi Ordinal

BAB II KAJIAN TEORI. untuk membahas bab berikutnya. Dasar teori yang akan dibahas pada bab ini

BAB II LANDASAN TEORI. eigen dan vektor eigen, persamaan diferensial, sistem persamaan diferensial, titik

G a a = e = a a. b. Berdasarkan Contoh 1.2 bagian b diperoleh himpunan semua bilangan bulat Z. merupakan grup terhadap penjumlahan bilangan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

merupakan himpunan sisi-sisi tidak berarah pada. (Yaoyuenyong et al. 2002)

BAB 1 PENDAHULUAN. Persoalan lintasan terpanjang (longest path) merupakan persoalan dalam mencari

BILANGAN KROMATIK LOKASI DARI GRAF ULAT

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

A. PENGERTIAN PROGRAM LINEAR

04-Ruang Vektor dan Subruang

II. LANDASAN TEORI. Ide Leonard Euler di tahun 1736 untuk menyelesaikan masalah jembatan

Pertemuan 1 Sistem Persamaan Linier dan Matriks

Modul 2.2 Matriks dan Sistem Persamaan Linear (Topik 2) A. Pendahuluan Matriks dan Sistem Persamaan Linear

BAB II KAJIAN TEORI. Pada bab ini akan dibahas mengenai beberapa definisi dan teori yang akan

Graph. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Bab 2. Teori Dasar. 2.1 Definisi Graf

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

BAB II KAJIAN PUSTAKA. operasi matriks, determinan dan invers matriks), aljabar max-plus, matriks atas

Diktat Algoritma dan Struktur Data 2

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI

BAB 3 LINEAR PROGRAMMING

II. LANDASAN TEORI. Pada bab ini akan dijelaskan mengenai teori-teori yang berhubungan dengan

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI

Metode Simpleks (Simplex Method) Materi Bahasan

ON SOLUTIONS OF THE DISCRETE-TIME ALGEBRAIC RICCATI EQUATION. Soleha Jurusan Matematika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. operasi yang mampu menyelesaikan masalah optimasi sejak diperkenalkan di

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

II LANDASAN TEORI. ii. Constant returns to scale, yaitu situasi di mana output meningkat sama banyaknya dengan porsi peningkatan input

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. berhubungan dengan pendistribusian barang dari sumber (misalnya, pabrik) ke

VERTEX EXPONENT OF A TWO-COLOURED DIGRAPH WITH 2 LOOPS ABSTRACT

BAB II LANDASAN TEORI

INF-104 Matematika Diskrit

BAB 2 LANDASAN TEORI

Suatu graf G adalah pasangan himpunan (V, E), dimana V adalah himpunan titik

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 DIGRAPH DWIWARNA PRIMITIF

12. Pewarnaan dan Dekomposisi Vertex

sejumlah variabel keputusan; fungsi yang akan dimaksimumkan atau diminimumkan disebut sebagai fungsi objektif, Ax = b, dengan = dapat

SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi MASALAH TRANSPORTASI DENGAN FUZZY SUPPLY DAN FUZZY DEMAND

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI

BAB II TEORI KODING DAN TEORI INVARIAN

OPTIMASI FUNGSI MULTIVARIABLE TANPA KENDALA DENGAN METODE NEWTON

Transkripsi:

BAB 2 OPTIMISASI KOMBINATORIAL 2.1 Masalah Model Optimisasi Kombinatorial Masalah optimisasi merupakan suatu proses pencarian varibel bebas yang memenuhi kondisi atau batasan yang disebut kendala dari permasalahan. Proses selanjutnya adalah pencarian ukuran baik yang bergantung pada variabel-variabel permasalahan yang diistilahkan fungsi objektif. Oleh karena penyelesaian optimisasi meupakan himpunan dari nilai-nilai variabel yang memenuhi kendala, sedemikian hingga fungsi objrektif mencapai nilai optimal, maka pada penyelesaian optimisasi kombinatorial, himpunan nilai-nilai variabel yang dimaksud adalah himpunan bilangan bulat atau biner. Untuk memudahkan pengkajian masalah penyelesiannya, masalah optimisasi kombinatorial direpresentasikan sebagai program matematika yang bentuk umumnya adalah sebagai berikut, Cari X =(x 1,x 2,..., x n ) dengan memaksimumkan fungsi tujuan f(x) dengan kendala g i(x) 0, h i (X) =0, Fungsi f, g i dan h i dapat berbentuk fungsi linear atau nonlinear dan X adalah variabel keputusan yang nilainya bilangan bulat atau biner. 14

15 Optimisasi dapat diklasifikasikan dalam beberapa kriteria: 1. Berdasarkan bentuk fungsi tujuan dan fungsi kendala, masalah optimisasi ini diklasifikasikan sebagai masalah program linear dan program non linear. Jika terdapat fungsi nonlinear diantara fungsi objektif atau fungsi-fungsi kendala maka masalah optimisasi tersebut dinamakan masalah program non linear. Masalah program non linear mempunyai beberapa tipe: (a) Program kuadratik Jika fungsi objektif f(x) harus fungsi kuadrat dan kendala adalah fungsi-fungsi linear. (b) Program konveks i. Fungsi objektif f(x) (memaksimumkan) adalah fungsi konkaf. ii. Setiap fungsi kendala g i (x) adalah fungsi konveks. (c) Program separable (terpisah) i. Fungsi objektif f(x) (memaksimumkan) adalah fungsi konkaf. ii. Setiap fungsi kendala g i (x) adalah fungsi konveks. iii. Semua fungsi f(x) dan g i (x) dadalah fungsi separable. (d) Program Nonkonveks. Jika fungsi objektif atau fungsi kendala tidak ada asumsi konveks. 2. Berdasarkan pada nilai variable keputusan (penyelesaian) yang diperbolehkan,

16 masalah optimisasi ini diklasifikasikan sebagai masalah pemrograman integer dan masalah pemrograman riil. Jika beberapa atau semua variable keputusan x j, (j =1, 2,,n), dibatasi hanya bernilai integer (bilangan bulat) atau diskrit, masalah tersebut dinamakan masalah pemrograman integer. Jika semua variable keputusan bernilai bilangan real, maka masalah tersebut dinamakan masalah pemrograman bilangan real dan jika ada variabel keputusan bernilai bilangan real dan ada yang bilangan bulat maka masalah tersebut dinamakan masalah pemrograman mix integer. Masalah optimisasi kombinatorial dapat diformulasikan dalam bentuk graph dan dalam bentuk program matematika. Berikut ini beberapa contoh masalah optimisasi kombinatorial. 2.2 Beberapa Masalah Optimisasi Kombinatorial Berikut ini disajikan beberapa masalah optimisasi kombinatorial dari graph yang berbentuk pemrograman non linear integer, khususnya polinomial sehingga model optimisasi kombinatorialnya berbentuk pemrograman polinomial integer. 2.2.1 Himpunan stabil dan bilangan stabil Definisi 2.2.1 : Himpunan Stabil pada suatu graph G =(V,E) adalah himpunan bagian dari vertex-vertex di V, sehingga tidak ada dua vertex di himpunan tersebut yang bertetangga. Ukuran maksimal dari himpunan stabil tersebut disebut bilangan stabil.

17 Untuk membuat model optimisasi kombinatorial dari suatu graph G = (V,E), yang mempunyai bilangan stabil = k, dimisalkan variable x i yang menyatakan vertex i V (G) dan vertex i hanya diberi nilai 1 atau 0, yaitu jika terpilih diberi nilai 1 dan jika tidak dipilih diberi nilai 0. Oleh karena itu bentuk aljabarnya adalah x 2 i x i = 0 untuk setiap i V (G). Selanjutnya karena setiap vertex yang bertetangga tidak berada dalam satu himpunan, akibatnya jika x i sudah diberi nilai 1, maka x j harus bernilai 0, untuk setiap verteks i dan vertex j yang bertetangga. Jadi untuk setiap edge {i, j} E(G), bentuk persamaannya x i x j = 0 sehingga diperoleh total maksimum nilai x i dan misalkan total nilainya adalah bilangan bulat k. Sehingga optimisasi kombinatorialnya yang diperoleh adalah: Fungsi tujuan maksimumkan k Kendala x 2 i x i =0, untuk setiap vertex i V (G) x i x j =0, untuk setiap edge {i, j} E(G) (2.1) n x i = k i=1 Masalah Cost Multicommodity Flow merupakan masalah network (graph) tak berarah (V,E) dengan himpunan verteks V dan himpunan edge E, misalkan n = V dan m = E. Misalkan pada sebuah network terdapat K buah flow komoditi, dan setiap komoditi k K, mempunyai sources dan sinks. Misalkan vektor persediaan dinotasikan dengan b k i,i V.ϕ ij (0) = 0, untuk {i, j} E. Untuk sebuah edge {i, j} E dan x k ij menyatakan flow dari comoditi k dari i ke j, dan xk ji g i adalah flow dengan arah

18 berlawanan atau menyatakan flow untuk comoditi k dari j ke i. Total cost dari route flow pada edge {i, j} adalah ϕ ij ( K k=1 ( ) ) x k ij + x k ji Route Flow pada setiap komoditi yang memenuhi permintaan pada semua sinks dengan meminimalkan total cost route, sehingga optimisasi kombinatorial dari masalah ini adalah : Fungsi tujuan Minimum {i,j} E ϕ ij ( K k=1 ( ) ) x k ij + x k ji, Kendala x k ij x k ji = bk i {i,j} E {j,i} E i V dan k K x k ij,x k ji 0 {i, j} E dan k K 2.3 Hubungan Masalah Kombinatorial dengan Optimisasi Kombinatorial Berikut ini disajikan bahwa keberadaan penyelesaian dari suatu masalah kombinatorial suatu graph dapat diketahui berdasarkan keberadaan penyelesaian dari masalah optimisasi kombinatorialnya. Hubungan optimisasi kombinatorial dan masalah kombinatorial bilangan stabil dan bilangan stabil pada suatu disajikan dalam Lemma berikut. Lemma 2.3.1. Suatu graph G(V,E) mempunyai bilangan stabil paling kecil k jika dan hanya jika optimisasi kombinatorial (2.1) mempunyai penyelesaian.

19 Lemma 2.3.2. Suatu graph G(V,E) mempunyai bilangan kromatik paling besar k jika dan hanya jika optimisasi kombinatorial (2.1) mempunyai penyelesaian. Berikut ini adalah syarat perlu dan cukup agar masalah optimisasi kombinatorial bilangan stabil dan bilangan kromatik tidak mempunyai penyelesaian. 2.4 Jaminan Nullstellensatz dan Optimisasi Kombinatorial Loera et al (2008), memperlihatkan bahwa masalah kombinatorial adalah infeasible, yakni jika diperoleh sistem persamaan polinomial J dengan koefisien bilangan kompleks C dengan, J = {f 1 (x) =0,f 2 (x) =0,..., f r (x) =0} C[x 1,..., x n ] tidak punya solusi di C n jika dan hanya jika ada polinomial α 1,α 2,..., α r C[x 1,x 2,..., x n ] sedemikian hingga α i f i = 1. Untuk mencari polinomial α 1,α 2,...,α r C[x 1,x 2,..., x n ] digunakan sebuah Algoritma yang disebut Nullstellensatz certificates. Berikut adalah hasil penelitian yang diperoleh Loera, et al.(2008), yang menyatakan bahwa graph komplit dengan vertex lebih besar atau sama dengan empat tidak mempunyai bilangan kromatik sama dengan tiga. Polinomial α 1,α 2,..., α r C[x 1,x 2,..., x n ] sedemikian hingga α i f i =1. Teorema 2.4.1 : Untuk graph komplitk n dengan n 4, tidak mempunyai bilangan kromatik sama dengan 3.

20 Bukti: Dari (2.2) diperoleh persamaan polinomial dari graph komplit K n yang mempunyai bilangan kromatik 3 yaitu, f 1 (x) =(x 3 1 1)=0,f 2(x) =x 2 4 + x 2x 4 + x 2 2 =0,...,f 4(x) =x 2 3 + x 1x 3 + x 2 1 =0 terdapat jaminan Nullstellensatz untuk graph berdegree tepat sama dengan 4 atau terdapat g 1 (x) =(x 3 1 1),g 2 (x) = ( 4 9 x4 4 5 9 x3 4x 2 2 9 x2 4x 2 x 1 + 2 9 x2 4x 3 x 1 ),...,g4 (x) = ( 1 3 x4 4 1 3 x3 4x 2 ) sedemikian hingga g 1 (x)f 1 (x) +... + g 4 (x)f 4 (x) = 1 sehingga diperoleh jaminan Nullstellensatz, akibatnya untuk graph komplit K n dengan n 4 tidak mempunyai bilangan kromatik sama dengan 3, karena ada polinomial g 1,g 2,g 3 R[x] sedemikian hingga 3 g i f i =1. i=1 2.5 Definisi dan Notasi Definisi 2.5.1 : Polinomial f dengan variable x 1,...,x n dan koefisien atas Z adalah kombinasi linear berhingga dari monomial-monomial, dinotasikan dengan a α Z, f = α a α x α, Definisi 2.5.2 : Misalkan fungsi f : S R. Matriks turunan ordo dua ( Matriks Hess) dari f(x) pada x adalah H x = x = [ ] 2 f x = x x i x j Misalkan R n adalah ruang Eucledian dimensi n. Vector x R n dinotasikan sebagai vektor kolom dengan ukuran n 1, sedangkan vektor baris dinotasikan dengan x T. Akibatnya perkalian vektor baris dengan vektor kolom menghasilkan opersai dot produk biasa. Notasi Subscripts menyatakan koordinat vector, superscripts

21 digunakan untuk barisan. Barisan vector di ditulis sebagai {x k } untuk k =0, 1,... atau disederhanakan {x k }. Suatu sub barisan ditulis {x k } untuk k K, dengan k {1, 2, 3...}. Suatu barisan {x k } di R n dikatakan konvergen ke x ditulis x k x untuk k K. Suatu vector yang koordinatnya semuanya 1, dinotasikan dengan e. Jika x R n dan x 0 berarti untuk setiap i =1, 2,...,n, dan x i 0, 0 x berarti ada i sehingga x i 0 dan suatu barisan titik-titik {x k } di R 1 dikatakan monoton naik jika x k x k+1 untuk semua k dan dikatakan monoton turun jika x k x k+1.