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Academic Year/course: 2023/24

453 - Degree in Mathematics

27018 - Operations Research


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
27018 - Operations Research
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
453 - Degree in Mathematics
ECTS:
6.0
Year:
3
Semester:
First semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

Operations research is the discipline in which advanced analytical methods are applied to help make better decisions. Its objective is to provide future professionals with knowledge in the modeling of systems and in the techniques for solving the associated problems. Specifically, this subject deals with the treatment of problems that can be formulated as the optimization of a certain function that represents the objective to be achieved, subject to a set of constraints that represent the conditions under which the system can operate. These are the so-called deterministic models. The linear optimization model is studied in depth, with some particular cases of interest, and integer optimization is briefly introduced.

The approaches and objectives of this module are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 Agenda; the learning activities could contribute to some extent to the achievement of the goals 4 (quality education), 5 (gender equality), 8 (decent work and economic growth), and 10 (reducing inequality).

2. Learning results

  • Understand problems from narrative statements and convert narrative statements to mathematical models.
  • Identify convex sets and convex functions from their definition or characterizations.
  • Determine extreme points and extreme directions of a polyhedron.
  • Identify systems which can be modelled as linear problems.
  • Formulate and solve linear optimization problems.
  • Understand the theoretical workings of the simplex method for linear programming and perform iterations of it by hand.
  • Formulate and solve the dual problem of a linear optimization problem and understand the relationship between a linear program and its dual.
  • Perform sensitivity analysis.
  • Formulate and solve specialized linear programming problems related to the transportation problem.
  • Formulate some models of integer programming.
  • Use specialized software to solve optimization problems.

3. Syllabus

  1. Introduction. The methodology of operations research.
  2. Convex analysis.
    Convex sets. Polyhedra. Extreme points and extreme directions of a polyhedron characterization. Convex functions. Convex functions optimization.
  3. Linear optimization.
    Problem formulation. Basic concepts and fundamental theorems. The simplex algorithm.
  4. Duality in linear optimization. Sensitivity analysis.
    Theorems concerning primal and dual structures. The dual-simplex algorithm. Changes in the parameters of the linear optimization problem.
  5. Special models in linear optimization.
    Transportation, transshipment and assignment problems.
  6. Introduction to integer programming.
    Problem formulation. Branch and bound algorithm.

4. Academic activities

Master classes: 30 hours.
Problem solving: 24 hours.
Computer classes: 6 hours.
Study: 84 hours.
Assessment tests: 6 hours.

5. Assessment system

  • A written theory test in October/November, on a date to be specified at the beginning of the course. If the student wishes, the score obtained will be saved for the first call of the course. Otherwise, this test can be repeated in the first official exam (20%).
  • A final written exam of problems and theoretical-practical questions in the first official exam (80%).
  • None of the previous scores are saved for the second official call, which consists of a written exam of theory and problems (100%).

According to the University regulations, the students can refuse the aforementioned system and take only the exams in the official periods as a global test.


Curso Académico: 2023/24

453 - Graduado en Matemáticas

27018 - Investigación operativa


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
27018 - Investigación operativa
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
453 - Graduado en Matemáticas
Créditos:
6.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Investigación operativa es la disciplina en la que se aplican métodos analíticos avanzados para ayudar a tomar mejores decisiones. Tiene como objetivo dotar a los futuros profesionales de conocimientos en la modelización de sistemas y en las técnicas de resolución de los problemas que aparecen asociados. Específicamente, esta asignatura aborda el tratamiento de problemas que pueden formularse como la optimización de una cierta función que representa el objetivo que se desea conseguir, sujeto a un conjunto de restricciones que representan las condiciones en las que el sistema puede funcionar. Son los denominados modelos deterministas. Se estudia en profundidad el modelo de optimización lineal, con algunos casos particulares de interés, y se introduce brevemente la optimización entera.

Los planteamientos y objetivos de la asignatura están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas; en concreto, las actividades de aprendizaje previstas en esta asignatura contribuirán en alguna medida al logro de los objetivos 4 (educación de calidad), 5 (igualdad de género), 8 (trabajo decente y crecimiento económico) y 10 (reducción de las desigualdades).

2. Resultados de aprendizaje

  • Plantear problemas reales como problemas de programación matemática.
  • Identificar los conjuntos convexos y las funciones convexas mediante la aplicación de la definición o de alguna de sus caracterizaciones.
  • Determinar puntos extremos y direcciones extremas de un poliedro.
  • Identificar los sistemas que pueden ser modelados mediante optimización lineal.
  • Formular y resolver problemas de optimización lineal.
  • Comprender las ideas teóricas que subyacen en el algoritmo simplex y aplicarlas manualmente a problemas pequeños.
  • Plantear y resolver el problema dual de un problema de optimización lineal y entender las relaciones entre un problema lineal y su dual.
  • Aplicar análisis de sensibilidad.
  • Formular y resolver algunos modelos especiales de optimización lineal relacionados con el problema de transporte.
  • Formular algunos modelos de optimización lineal entera.
  • Utilizar software especializado para resolver problemas de optimización.

3. Programa de la asignatura

  1. Introducción. La metodología de la Investigación Operativa.
  2. Convexidad.
    Conjuntos convexos. Poliedros. Caracterización de puntos extremos y direcciones extremas de un poliedro. Funciones convexas. Optimización de funciones convexas.
  3. Optimización lineal.
    Planteamiento del problema. Conceptos básicos y teoremas fundamentales. Algoritmo simplex.
  4. Dualidad en optimización lineal. Análisis de sensibilidad.
    Teoremas relativos a estructuras primales y duales. Algoritmo simplex-dual. Cambios en los parámetros del problema de optimización lineal.
  5. Modelos especiales de optimización lineal.
    Problemas de transporte, de transbordo y de asignación.
  6. Introducción a la optimización entera.
    Planteamiento del problema. Método de ramificación y acotación.

4. Actividades académicas

Clases magistrales: 30 horas.
Resolución de problemas y casos: 24 horas.
Prácticas informatizadas: 6 horas.
Estudio: 84 horas.
Pruebas de evaluación: 6 horas.

5. Sistema de evaluación

  • Realización de una prueba escrita de teoría en octubre/noviembre, en fecha que se concretará al comenzar el curso. Si el estudiante lo desea, la calificación obtenida se guarda para la primera convocatoria oficial del curso. En otro caso, esta prueba puede repetirse en dicha primera convocatoria (20%).
  • Realización de un examen final escrito de problemas y cuestiones teórico-prácticas en la primera convocatoria oficial (80%).
  • Ninguna de las calificaciones anteriores se guarda para la segunda convocatoria oficial, que consiste en la realización de un examen escrito de teoría y problemas (100%).

Sin perjuicio del derecho que, según la normativa vigente, asiste al estudiante para presentarse y, en su caso, superar la asignatura mediante la realización de una prueba global que incluirá teoría y problemas.