Verdens beste håndball-lag?



Like dokumenter
Moderne optimering mer enn å derivere!!

LP. Leksjon 9: Kapittel 13: Nettverk strøm problemer, forts.2

Kombinatorikk. MAT1030 Diskret Matematikk. Oppsummering av regneprinsipper

MAT1030 Diskret Matematikk

Repetisjon og mer motivasjon. MAT1030 Diskret matematikk. Repetisjon og mer motivasjon

MAT1030 Diskret matematikk

LP. Leksjon 4. Kapittel 4: effektivitet av simpleksmetoden

Legg merke til at summen av sannsynlighetene for den gunstige hendelsen og sannsynligheten for en ikke gunstig hendelse, er lik 1.

Forelesning 25. MAT1030 Diskret Matematikk. Litt repetisjon. Litt repetisjon. Forelesning 25: Trær. Dag Normann

Kapittel 5: Mengdelære

MAT1030 Diskret Matematikk

ECON3610 Samfunnsøkonomisk lønnsomhet og økonomisk politikk Forelesning 2

MAT1030 Diskret Matematikk

Lineære likningssystemer og matriser

Forelesning 23. MAT1030 Diskret Matematikk. Repetisjon og mer motivasjon. Repetisjon og mer motivasjon. Forelesning 23: Grafteori.

MAT1030 Diskret Matematikk

Introduksjon. MAT1030 Diskret Matematikk. Introduksjon. En graf. Forelesning 22: Grafteori. Roger Antonsen

Introduksjon. MAT1030 Diskret matematikk. Søkealgoritmer for grafer. En graf

MAT1030 Diskret matematikk

Velkommen til plenumsregning for MAT1030. MAT1030 Diskret matematikk. Repetisjon: Algoritmer og pseudokode. Eksempel fra boka. Eksempel

Beregninger i ingeniørutdanningen

MAT1030 Forelesning 22

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Diskret Matematikk

Forelesning 29: Kompleksitetsteori

MAT1140: Kort sammendrag av grafteorien

Telle i kor steg på 120 frå 120

MIDTSEMESTERPRØVE I FAG TMA4140 DISKRET MATEMATIKK Mandag 20. oktober 2003 Tid : INSTRUKSJONER:

Kan micro:biten vår brukes som en terning? Ja, det er faktisk ganske enkelt!

LP. Leksjon 1. Kapittel 1 og 2: eksempel og simpleksmetoden

SLIK LØSER DU OPPGAVENE

Grafteori. MAT1030 Diskret Matematikk. Repetisjon og mer motivasjon. Repetisjon og mer motivasjon. Forelesning 23: Grafteori.

Plenumsregning 1. MAT1030 Diskret Matematikk. Repetisjon: Algoritmer og pseudokode. Velkommen til plenumsregning for MAT1030

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

MAT1030 Diskret Matematikk

Lineære ligningssystemer og gausseliminasjon

MAT1030 Diskret Matematikk

Tallinjen FRA A TIL Å

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret matematikk

Oppsummering. MAT1030 Diskret matematikk. Oppsummering. Oppsummering. Forelesning 23: Grafteori

Undervisningsopplegg for ungdomstrinnet om statistikk og sannsynlighet

Kengurukonkurransen 2015

K A L K U L U S. Løsningsforslag til utvalgte oppgaver fra Tom Lindstrøms lærebok. ved Klara Hveberg. Matematisk institutt Universitetet i Oslo

UNIVERSITETET I OSLO

2 Om statiske variable/konstanter og statiske metoder.

Forelesning 30: Kompleksitetsteori

Elevenes egenvurdring,

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Økt forståelse for matematikk ved bruk av programmering Sinusseminar 2019

Årsplan Matematikk Skoleåret 2015/2016

Lineære ligningssystemer og gausseliminasjon

Tall, forståelse og eksamen Videregående skole (1P, 2P og 2PY)

MAT1030 Forelesning 22

Sannsynlighet for alle.

Kapittel 6: Funksjoner

Kapittel 4: effektivitet av simpleksmetoden

Faktor terminprøve i matematikk for 9. trinn

Programevaluering av bachelorprogram i informatikk-matematikkøkonomi

Reale damer: Matematikk Matematisk tenkemåte

Skriftlig innlevering

MAT1030 Diskret matematikk

DAG 2 1. Hans og Grete er til sammen 63 år. Hans er dobbelt så gammel som det Grete var da Hans var så gammel som Grete er nå. Hvor gammel er Hans?

DEL 1 Uten hjelpemidler

Discrete Optimization Methods in Maritime and Road-based Transportation

Oppgave: BOW Bowling. Regler for Bowling. norwegian. BOI 2015, dag 1. Tilgjengelig minne: 256 MB

Forelesning 25. MAT1030 Diskret Matematikk. Litt repetisjon. Litt repetisjon. Forelesning 25: Trær. Roger Antonsen

MAT1030 Diskret matematikk

Nasjonal kvalitetsindikator: Bistand til å delta i arbeid og utdanning

MAT 1120: Obligatorisk oppgave 1, H-09

Tilfeldige variabler. MAT0100V Sannsynlighetsregning og kombinatorikk

INF Algoritmer og datastrukturer

Integrere beregninger på datamaskin gjennom hele bachelor-studiet? UiO er ledende

LP. Leksjon 7. Kapittel 13: Nettverk strøm problemer

Matematisk julekalender for trinn, 2014

Våre favorittspill for matematikktimene

MAT1030 Diskret matematikk

Matematisk julekalender for trinn, 2011

Kapittel 3: Litt om representasjon av tall

Eneboerspillet del 2. Håvard Johnsbråten, januar 2014

MP-treffet Mandag 7.desember Gjennomgang av spill. Av: Kristoffer Hegge

Brann i matteboken. Elevhefte Tall og regning

Forelesning 23. Grafteori. Dag Normann april Oppsummering. Oppsummering. Oppsummering. Digresjon: Firefarveproblemet

MAT1030 Forelesning 23

STK1100 våren 2017 Kombinatorikk

ANGREP DELTEMA: AVSLUTNINGER

Obligatorisk oppgavesett 1 MAT1120 H16

Elev ID: Elevspørreskjema. 8. årstrinn. Institutt for lærerutdanning og skoleutvikling Universitetet i Oslo

2.3 Delelighetsregler

INF Algoritmer og datastrukturer

MAT1030 Diskret Matematikk

MAT1030 Diskret Matematikk

ADDISJON FRA A TIL Å

Pong. Oversikt over prosjektet. Steg 1: En sprettende ball. Plan. Sjekkliste. Introduksjon

Snake Expert Scratch PDF

Kengurukonkurransen 2013

Hvorfor sannsynlighetsregning og kombinatorikk?

Det er frivillig å delta i spørreundersøkelsen, ingen skal vite hvem som svarer hva, og derfor skal du ikke skrive navnet ditt på skjemaet.

Realfag. Invitasjon. Gyldendals realfagsdager april 2015 Gyldendalhuset, Oslo

Transkript:

Klassebesøk i matematikk Verdens beste håndball-lag? Litt om håndball, kombinatorikk og optimering Geir Dahl, Matematisk inst. og Inst. for informatikk, Universitetet i Oslo et problem fra håndball tilordningsproblemet: hva er det? en smart metode! Jessheim videregående skole, 23.mars 2000 Håndball, kombinatorikk og optimering: #1 of 17

Håndball Har vi det beste håndball-landslaget? keeper: alternerer Leganger og Tjugum utespillere velges fra de 13 spillerne Hilmo, Larsen, Duvholt, Sørlie, Davidsen, Rokne, Sættem, Eriksen, Grini, Hundvin, Goksør, Haltvik og Hausmann 6 uteplasser: H VING, V VING, H BEKK, V BEKK, M BEKK og SENTER hver spiller har en viss kvalitet på hver plass hvilket lag er best, og hvem spiller hvor? antall kombinasjoner: 13 12 11 10 9 8 = 1.235.520 Dette er et kombinatorisk optimeringsproblem! Håndball, kombinatorikk og optimering: #2 of 17

Håndball param kvalitet: H V V V H B V B M B SENT := Hilmo 1 1 2 2 1 4.5 Larsen 1 2 3 4 3 2 Duvholt 5 4 2 2 1 2 Sørlie 2 2 2 2 2 5 Davidsen 2 2 3 3 3 2.5 Rokne 2 2 2 2 2 2 Sættem 2 2 4.5 4.5 4.5 2 Eriksen 3 2 2 2 1 2.5 Grini 2 2 4.5 5 4.5 2 Hundvin 4 5 2 2 2 2 Goksør 2 2 3.5 3 3 2 Haltvik 2 2 4 4 4 3 Hausmann 3 4 2 2 1 3 Man kan finne den beste løsningen ved hjelp av en viss matematisk metode som programmeres på datamaskin. Kommer tilbake til dette. Håndball, kombinatorikk og optimering: #3 of 17

Håndball Men hva med litt sunn fornuft!? Ja, man kan finne en optimal løsning her direkte ved åsepå hvilken spiller som passer best på hver plass + litt drøfting. Betyr dette at alle slike problemer er enkle å løse direkte? Nei, det var enkle data som gjorde det mulig her. Et problem: Grini kan være er best på flere plasser. Hvilken bør hun spille på? Videre: å finne bestemann på en gitt plass kan gi dårlig løsning, avhengig av rekkefølgen man velger for plassene: Plass 1 Plass 2 Spiller 1 10 9 Spiller 2 9 1 11 < 18 Håndball, kombinatorikk og optimering: #4 of 17

Hvilke firma bør vi velge? Oslo kommune skal sette igang 18 ulike byggeprosjekter 18 firmaer gir anbud på hvert byggeprosjekt hvert firma kan bare ta på seg ett prosjekt (fordi det er store prosjekt) Prosjekt 1 2 3 17 18 F1: 5 6 3 5 2 4 5 6 4 5 6 3 5 2 3 5 2 4 F2: 8 2 3 8 6 4 5 6 4 8 2 3 8 6 4 5 6 3 F3: 5 4 3 5 2 3 8 2 4 8 6 4 5 6 3 8 6 4 8 2 4 5 6 3 5 6 4 5 2 3 8 2 4 8 6 4 5 6 3 8 2 3 8 2 4 5 6 4 8 6 3 5 2 3 8 2 4 8 2 4 5 6 3 5 2 3 5 2 4 5 2 4 5 5 3 8 2 3 8 2 4 5 2 4 5 6 3 8 6 3 8 6 4 5 2 4 5 2 3 8 6 3 8 2 4 5 2 4 5 6 3 5 2 3 8 2 4 5 6 3 8 6 3 5 2 4 4 2 3 8 2 3 5 6 4 5 2 3 5 2 3 8 6 4 5 3 4 5 3 4 6 6 3 8 2 3 8 6 4 8 2 4 9 2 3 5 2 3 5 2 4 8 2 4 5 6 3 8 6 3 5 8 4 5 4 3 4 5 3 8 2 3 8 2 4 5 6 3 9 6 7 8 2 3 5 2 3 8 2 3 5 2 4 5 6 3 8 3 4 5 6 4 7 4 3 5 6 5 8 6 3 8 2 4 4 2 3 5 6 3 8 2 4 5 2 3 5 6 3 8 5 4 F17: 8 2 6 5 2 3 5 2 4 5 6 3 8 2 4 5 2 3 F18: 8 6 3 5 2 4 5 2 3 5 2 3 5 2 3 5 2 4 Håndball, kombinatorikk og optimering: #5 of 17

Tilordningsproblemet Tabell (matrise): størrelse 4 4 Vi kan ha tabeller av ulike størrelser, 5 5 eller 6 6osv.(n n) Vannrett linje i tabellen: Loddrett linje i tabellen: Håndball, kombinatorikk og optimering: #6 of 17

Tilordning: et utvalg med nøyaktig ett tall fra hver vannrett linje og fra hver loddrett linje. Hvilke er tilordninger? Den første tilordningen har sum: 75 + 85 + 105 + 45 = 310. Oppgave: finn noen andre tilordninger regn ut summen for hver tilordning hvor mange tall er det i en tilordning? Håndball, kombinatorikk og optimering: #7 of 17

Tilordningsproblemet: finn en tilordning med lavest mulig sum. Spørsmål: hvordan løse tilordningsproblemet? Direkte metode: finn først alle tilordninger og regn ut summen for hver. Velg en med lavest sum! Dette går greit for små tabeller, men blir håpløst for større tabeller. F.eks. for en 7 7tabellerdet 5040 ulike tilordninger. En bedre metode kommer nå! Håndball, kombinatorikk og optimering: #8 of 17

Prinsipp: gjør en rekke linjeforenklinger inntil løsningen er opplagt! Poenget er altså å forenkle problemet. 15 0 0 5 Linjeforenkling: trekk fra samme tall (her : 75) overalt i en linje. Når vi trekker fra det minste tallet i linjen dukker det opp nuller. MERK: en linjeforenkling betyr at alle tilordninger får en lavere sum (her:75), men rekkefølgen på tilordningene (basert på summen) er den samme!!!! 15 0 0 5 15 0 0 5 0 50 20 30 Vi fortsetter og linjeforenkler også i de to siste vannrette linjene. Resultat: Håndball, kombinatorikk og optimering: #9 of 17

15 0 0 5 0 50 20 30 35 5 0 15 0 65 50 70 Har nå minst en null i hver vannrette linje. Fortsettelse: linjeforenkler i hver loddrette linje. Har allerede nuller i de tre første, men må fikseden siste linjen ved å trekke fra 5. Får: 15 0 0 0 0 50 20 25 35 5 0 10 0 65 50 65 En god idé: Hvis vi klarer å finne en tilordning med bare nuller, så har vi løst problemet! Hvorfor? Men: det fins ingen tilordning med bare nuller. Synd! Men nå skal vi fortsette med linjeforenklinger inntil det fins en tilordning med bare nuller!!!! Håndball, kombinatorikk og optimering: #10 of 17

1. Dekk over alle nullene med færrest mulig linjer! Vi klarer dette med tre linjer som vi kaller blå linjer : 15 0 0 0 0 50 20 25 35 5 0 10 0 65 50 65 2. Finn det minste tallet som ikke er dekket! Det er 20. 3. Trekk 20 fra alle udekkede tall (svarte tall over). 4. Legg 20 til alle tall som ligger i kryssene (de tallene som dekkes både av en vannrett og en loddrett linje, her er det 15 og 35). Resultat: 35 0 0 0 0 30 0 5 55 5 0 10 0 45 30 45 Håndball, kombinatorikk og optimering: #11 of 17

Forklaring: Det vi gjør i skritt 2 og 3 er det samme som 3. trekke 20 fra hver hver vannrett linje som ikke er ensfarvet blå, og 4. legge 20 til hver dekket loddrett linje som er ensfarvet blå. Altså: vi har igjen bare brukt linjeforenkling. Hvordan fortsetter vi nå? Svar: Vi gjentar skrittene 1 4 foran: DEKK-FINN-TREKK-LEGG! 1. DEKK: Tre blå linjer nok en gang. 35 0 0 0 0 30 0 5 55 5 0 10 0 45 30 45 2. FINN: minste udekkede tall er 5. Håndball, kombinatorikk og optimering: #12 of 17

3 og 4.TREKK og LEGG:Resultatet blir 40 0 5 0 0 25 0 0 55 0 0 5 0 40 30 40 Etter dette starter vi på endaenny DEKK-FINN-TREKK-LEGG-runde. Men nå ser vi at det må 4 linjer til for å dekke alle nullene! Da kan vi stoppe, for nå fins en tilordning med bare nuller. Den er da (optimal) løsning! 40 0 5 0 0 25 0 0 55 0 0 5 0 40 30 40 Finner derfor løsningen (i opprinnelig tabell) og summen er 275. (Kan dere finne en annen optimal tilordning?) Håndball, kombinatorikk og optimering: #13 of 17

Dere har lært den ungarske tilordningsalgoritmen! Denne kan programmeres på datamaskin og (med litt endringer) er en av de raskeste måtene å løse tilordningsproblemet på. Mye brukt! Tilordningsproblemet er et eksempel på et optimeringsproblem. Verdenerfullav optimeringsproblemer! Slike problemer er bl.a. viktige i økonomi. Nobel prisen i økonomi har blitt gitt til arbeid med optimeringsproblemer som minner om transportproblemet (T.J.Koopmans og L.V.Kantorovich, 1975). H. Markowitz fikk Nobel prisen i økonomi i 1990 for sitt arbeid med porteføljeoptimering (finn beste sammensetning av aksjer). Håndball, kombinatorikk og optimering: #14 of 17

Håndball Modell: set SPILLER; set PLASS; param kvalitet {SPILLER,PLASS}; var Bruk {SPILLER,PLASS} 0; maximize total kvalitet: sum {i in SPILLER, j in PLASS} kvalitet[i,j] * Bruk[i,j]; subject to spillerbruk {i in SPILLER}: sum {j in PLASS}Bruk[i,j] 1; subject to plassbruk {j in PLASS}: sum {i in SPILLER} Bruk[i,j] = 1; Data: set SPILLER := Hilmo Larsen Duvholt Sørlie Davidsen Rokne Sættem Eriksen Grini Hundvin Goksør Haltvik Hausmann; set PLASS := H VING V VING H BEKK V BEKK M BEKK SENTER; Håndball, kombinatorikk og optimering: #15 of 17

Håndball Verdens beste håndball-landslag (!!???) ampl: display Bruk: H B H V M B SENT V B V V:= Davidsen 0 0 0 0 0 0 Duvholt 0 1 0 0 0 0 Eriksen 0 0 0 0 0 0 Goksør 0 0 0 0 0 0 Grini 0 0 0 0 1 0 Haltvik 0 0 1 0 0 0 Hausmann 0 0 0 0 0 0 Hilmo 0 0 0 0 0 0 Hundvin 0 0 0 0 0 1 Larsen 0 0 0 0 0 0 Rokne 0 0 0 0 0 0 Sættem 1 0 0 0 0 0 Sørlie 0 0 0 1 0 0 Score: 28.5 (regnetid 1/100 sek.) Laget: Sørlie Hundvin Grini Haltvik Sættem Duvholt Håndball, kombinatorikk og optimering: #16 of 17

Avsluttende kommentarer matematiske problemer er viktige! kombinere matematikk, informatikk, økonomi studier ved Universitetet i Oslo svært gode jobbmuligheter!!!! velg full fordypning i matematikk Matematisk institutt, UiO: http://www.math.uio.no/ Institutt for Informatikk, UiO: http://www.ifi.uio.no/ Geir Dahl, telefon 22 85 24 25, Webside: http://www.ifi.uio.no/ geird/ Inneholder div. informasjon om optimering, forskning, studier, Web optimering. Også dette foredraget. Håndball, kombinatorikk og optimering: #17 of 17