Şebeke Modellerinde Temel Kavramlar

14 soru

Soru 1Soru

Yöneylem araştırmasında şebeke (ağ) modelleri, sistemlerin grafiksel gösterimi ve optimizasyonu için temel araçlardır. nn adet düğüme (nodenode) sahip bir şebeke modeli göz önüne alındığında, bu şebekenin tüm düğümlerini birbirine bağlayan ancak içerisinde herhangi bir kapalı yol (çevrim) bulundurmayan alt şebeke yapısı 'yayılan ağaç' (spanning treespanning \ tree) olarak adlandırılır.

Buna göre, 'yayılan ağaç' kavramı ile ilgili aşağıda verilen ifadelerden hangisi her zaman doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Şebekedeki tüm düğümleri kapsamalı ve toplamda n1n-1 adet yay içermelidir.

Cevap

Şebekedeki tüm düğümleri kapsamalı ve toplamda n1n-1 adet yay içermelidir.
Yayılan ağaç, graf teorisinde nn adet düğümü olan bir grafiğin, tüm düğümleri kapsayan ve çevrim içermeyen alt grafıdır. Bu yapının sürekliliği ve çevrimsizliği sağlaması için gerekli olan yay sayısı matematiksel bir zorunluluk olarak tam olarak n1n-1 adettir.

Adım Adım Çözüm

1
Şebeke bileşenlerini tanımlama
nn adet düğüm ve bu düğümleri bağlayan yaylar belirlenir.
Temel şebeke yapısının anlaşılması için gereklidir.
2
Ağaç (treetree) özelliğini uygulama
Yapının çevrim (cyclecycle) içermemesi gerektiği kuralı hatırlanır.
Graf teorisinde ağaçların temel karakteristiği çevrimsiz olmalarıdır.
3
Bağlılık (connectivityconnectivity) şartını sağlama
Tüm nn düğümün birbirine bağlı olması sağlanır.
Yayılan (spanningspanning) özelliği tüm düğümlerin dahil edilmesini gerektirir.
4
Yay sayısını hesaplama
nn düğümü çevrim oluşturmadan bağlamak için gereken minimum ve maksimum yay sayısı n1n-1 olarak bulunur.
Matematiksel olarak nn düğümlü bağlı ve çevrimsiz bir grafik tam olarak n1n-1 ayrıta sahiptir.

Anahtar Kavram

Yayılan ağaç, bir şebekedeki tüm düğümleri en az sayıda yayla birbirine bağlayan ve kapalı çevrim içermeyen yapıdır.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 2Soru

Şebeke (ağ) analizi terminolojisinde; bir şebekede belirli bir başlangıç düğümünden başlayarak ayrıtların yönlerini (ok işaretlerini) takip etmek suretiyle bir başka düğüme kadar uzanan, hiçbir düğüm ve ayrıtın tekrar etmediği diziye ne ad verilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Yol

Cevap

Şebeke modellerinde yönleri takip eden ve düğüm tekrarı içermeyen açık dizi 'Yol' (Path) olarak adlandırılır.
Doğru cevap olan Yol, şebeke teorisinde ayrıtların (yayların) yönleri izlenerek bir düğümden diğerine gidilen ve hiçbir düğümün üzerinden birden fazla geçilmeyen dizidir. Tanımdaki 'yönleri takip etmek' ifadesi bu kavramı belirleyici kılan temel unsurdur.

Adım Adım Çözüm

1
Dizinin yapısal özelliklerini analiz edin.
Dizi belirli bir başlangıç düğümünden bitiş düğümüne uzanmaktadır (açık dizi).
Şebeke elemanlarının nasıl bir araya geldiğini anlamak için başlangıç ve bitiş noktaları incelenmelidir.
2
Ayrıtların (yayların) yön kısıtını değerlendirin.
Dizi oluşturulurken ok yönlerinin (yönlü ayrıtların) takip edilmesi zorunluluğu vardır.
Yönlü şebekelerde 'yol' ve 'zincir' kavramları arasındaki temel fark yön takibidir.
3
Düğüm tekrarı ve kapalılık durumunu kontrol edin.
Hiçbir düğüm tekrar etmemekte ve başlangıca dönülmemektedir.
Bu durum yapının bir 'çevrim' olmadığını, basit bir dizi olduğunu kanıtlar.
4
Kavramları eşleştirin.
Yön takibi yapılan açık dizi 'Yol' kavramına karşılık gelir.
Yöneylem araştırması literatüründe bu tanım 'Path' (Yol) teriminin standart karşılığıdır.

Anahtar Kavram

Yol ve Zincir Ayrımı

İpuçları

1
Şebekedeki ok işaretlerinin yönlerine uymanız gerekip gerekmediğine dikkat edin.
2
Eğer okların yönü önemli olmasaydı bu yapıya 'zincir' denirdi; ancak burada yönler takip ediliyor.
3
Bir nehirdeki suyun akış yönünü takip eden bir rotayı düşünün; suyun tersine gidemezsiniz.

Daha Fazla Pratik

Bağlantılı şebeke ve ağaç (tree) yapıları arasındaki ayrıt sayısı farklarını incelemek bu konuyu pekiştirmenize yardımcı olacaktır.
Tahmini Süre:45s
Soru 3Soru

Şebeke modelleriyle temsil edilen sistemlerde düğümler; akışın başladığı, bittiği veya yönlendirildiği noktaları ifade eder. Bir şebekede, kendisine giren toplam akış miktarı ile kendisinden çıkan toplam akış miktarının birbirine tam olarak eşit olduğu (Net Akıs\c=0Net \ Akış = 0), dolayısıyla üzerinde herhangi bir arz veya talep odağı bulunmayan düğüm türü aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Aktarma (Transit) düğümü

Cevap

Aktarma (Transit) düğümü, bir şebekede giren ve çıkan akışın eşit olduğu ve net akışın sıfır olduğu düğümdür.
Aktarma (Transit) düğümü, şebeke analizinde akışın üzerinden geçtiği ancak üzerinde herhangi bir değişim (artış veya azalış) yaşamadığı noktadır. Bu düğümlerde korunan akış yasası gereği giren miktarın çıkan miktara eşit olması zorunludur (Net Akıs\c=0Net \ Akış = 0).

Adım Adım Çözüm

1
Şebekedeki düğümlerin akış özelliklerini tanımlayın.
Düğümler; kaynak (c\cıkıs\c>giris\cçıkış > giriş), hedef (giris\c>c\cıkıs\cgiriş > çıkış) veya aktarma (giris\c=c\cıkıs\cgiriş = çıkış) olarak sınıflandırılır.
Düğümün şebeke içindeki fonksiyonunu belirlemek için akış dengesi denklemi kullanılmalıdır.
2
Soru metnindeki şartı (Net Akıs\c=0Net \ Akış = 0) matematiksel olarak ifade edin.
Akıs\cgirenAkıs\cc\cıkan=0 \sum Akış_{giren} - \sum Akış_{çıkan} = 0 veya Akıs\cgiren=Akıs\cc\cıkan \sum Akış_{giren} = \sum Akış_{çıkan}
Net akışın sıfır olması, düğümde herhangi bir arz birikimi veya talep ihtiyacı olmadığını gösterir.
3
Tanımı uygun terminoloji ile eşleştirin.
Bu özelliklere sahip düğüm 'Aktarma' veya 'Transit' düğümü olarak adlandırılır.
Yöneylem araştırması literatüründe akışın sadece içinden geçtiği noktalar bu şekilde isimlendirilir.

Anahtar Kavram

Aktarma Düğümü (Transshipment Node) Tanımı

İpuçları

1
Düğümün sadece bir geçiş noktası olduğunu düşünün.
2
Bir boru hattındaki ara istasyonu düşünün; istasyona giren su miktarı ile çıkan su miktarı aynıdır.

Daha Fazla Pratik

Maksimum akış problemlerinde bu düğümlerin kapasite kısıtlarını nasıl etkilediğini inceleyebilirsiniz.
Tahmini Süre:45s
Soru 4Soru

Bir şebeke modelinde, belirli bir düğümden başlayıp yine aynı düğümde son bulan ve bu kapalı dizi içerisindeki tüm ayrıtların (okların) yönünün aynı doğrultuyu takip ettiği yapıya ne ad verilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Çevrim

Cevap

Başlangıç ve bitişi aynı olan ve tüm ayrıtların yönünün korunduğu kapalı diziye çevrim (cycle) adı verilir.
Şebeke analizinde, yönlü ayrıtlardan oluşan bir dizide başlangıç düğümüne geri dönülüyorsa ve bu süreçte tüm oklar aynı yönü (örneğin saat yönü veya tersi) işaret ediyorsa, bu yapı 'çevrim' (cycle) olarak tanımlanır.

Adım Adım Çözüm

1
Dizinin kapalı olup olmadığını kontrol et.
Başlangıç ve bitiş düğümünün aynı olması dizinin kapalı olduğunu gösterir.
Yol ve zincir gibi açık yapılar bu tanımın dışında kalır.
2
Ayrıtların yönlülük durumunu incele.
Tüm ayrıtların aynı yönü takip etmesi, yapının yönlü bir kapalı dizi olduğunu gösterir.
Eğer yönler dikkate alınmasaydı bu bir döngü olurdu; ancak yönler aynı olduğu için bu bir çevrimdir.

Anahtar Kavram

Yönlü Şebekelerde Çevrim (Cycle) ve Döngü (Loop) Ayrımı

Daha Fazla Pratik

Şebeke modellerinde 'kuvvetli bağlantılı' (strongly connected) şebeke tanımını inceleyerek çevrimlerin bu yapıdaki rolünü araştırabilirsiniz.
Tahmini Süre:45s
Soru 5Soru

Şebeke modellerinin cebirsel olarak ifade edilmesi ve bilgisayar yazılımları aracılığıyla modellenmesi süreçlerinde matris gösterimleri temel teşkil eder. nn adet düğüm ve mm adet ayrıta sahip yönlendirilmiş bir şebekede; satırların düğümleri (nodesnodes), sütunların ise ayrıtları (arcsarcs) temsil ettiği ve her bir sütunda ilgili ayrıtın çıktığı (başlangıç) düğüm için +1+1, girdiği (bitiş) düğüm için 1-1 değerinin atandığı matris yapısı aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Olaylık (Incidence) matrisi

Cevap

Olaylık (Incidence) matrisi
Şebeke modellerinde düğümler ile ayrıtlar arasındaki ilişkiyi gösteren n×mn \times m boyutundaki matris 'Olaylık Matrisi'dir. Bu matriste her sütun tek bir ayrıtı temsil eder ve o ayrıtın hangi düğümden çıktığını (+1+1) ve hangi düğüme girdiğini (1-1) belirtir. Bu yapı, şebeke akış problemlerinin doğrusal programlama modeli olarak yazılmasında kısıtlar kısmını (flow balance equations) oluşturur.

Adım Adım Çözüm

1
Matrisin boyutlarını ve bileşenlerini analiz edin.
Matrisin satırları düğümleri (nn), sütunları ise ayrıtları (mm) temsil etmektedir.
Şebeke terminolojisinde düğüm-ayrıt ilişkisini kuran matrisi tanımlamak için boyutlar belirleyicidir.
2
Matris elemanlarının (+1,1+1, -1) atanma kuralını inceleyin.
Çıkan ayrıt için +1+1, giren ayrıt için 1-1 verilmesi akışın yönünü (kaynak/hedef) matematiksel olarak simgeler.
Bu kural, her bir sütunun (ayrıtın) toplamının sıfır olmasını sağlayarak şebeke akış dengesi kısıtlarının temelini oluşturur.
3
Tanımı standart şebeke matrisleriyle karşılaştırın.
Bu yapı 'Olaylık (Incidence) Matrisi' tanımıyla tam olarak örtüşmektedir.
Komşuluk matrisi düğümden düğüme bağlantıyı gösterirken, olaylık matrisi düğümden ayrıta bağlantıyı gösterir.

Anahtar Kavram

Olaylık Matrisi (Incidence Matrix)

İpuçları

1
Matrisin satır ve sütunlarının neyi temsil ettiğine dikkat edin: düğümler ve ayrıtlar.
2
Ayrıtın yönünü +1+1 ve 1-1 ile gösteren yapı, akış dengesini sağlamak için tasarlanmıştır.

Daha Fazla Pratik

Komşuluk matrisi ile olaylık matrisi arasındaki boyut farklarını ve hangi durumda hangisinin tercih edildiğini inceleyebilirsiniz.
Tahmini Süre:1m 15s
Soru 6Soru

Şebeke analizi modellerinde, bir ayrıt (yay) üzerinden geçen akış miktarının o ayrıtın fiziksel taşıma kapasitesini aşamayacağını belirten temel kural "kapasite kısıtı" olarak adlandırılır. Bir şebekede ii düğümünden jj düğümüne yönlenmiş bir ayrıt üzerindeki akış miktarı xijx_{ij}, bu ayrıtın kapasitesi ise uiju_{ij} ile gösterilirse; kapasite kısıtı aşağıdakilerden hangisi ile ifade edilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: xijuijx_{ij} \leq u_{ij}

Cevap

Akış miktarının kapasite sınırını aşamayacağını belirten xijuijx_{ij} \leq u_{ij} ifadesi doğrudur.
Şebeke modellerinde akış miktarı (xijx_{ij}), o ayrıt için tanımlanan üst sınırı yani kapasiteyi (uiju_{ij}) geçemez. Bu durum matematiksel olarak 'küçük veya eşit' (\leq) sembolü ile ifade edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Değişkenlerin tanımlanması
xijx_{ij}: Akış miktarı, uiju_{ij}: Maksimum kapasite.
Matematiksel modeli kurmak için sembollerin neyi temsil ettiğini belirlemek gerekir.
2
Mantıksal kısıtın kurulması
Akış \leq Kapasite
Şebeke modellerinde temel kural, bir yoldan taşınan miktarın o yolun kapasitesinden fazla olamayacağıdır.
3
Sembolik gösterime dönüştürme
xijuijx_{ij} \leq u_{ij}
Tanımlanan değişkenler eşitsizlikte yerine konur.

Anahtar Kavram

Kapasite Kısıtı

İpuçları

1
Bir boru hattından geçen su miktarının borunun genişliğinden fazla olup olamayacağını düşünün.

Daha Fazla Pratik

Maksimum akış problemlerinde bu kısıtın nasıl doygunluğa (saturation) ulaştığını inceleyebilirsiniz.
Tahmini Süre:30s
Soru 7Soru

Bir lojistik ağının yöneylem araştırması teknikleriyle modellenmesi sürecinde, başlangıç (kaynak) ve varış (kuyu) noktaları dışında kalan tüm ara merkezler (aktarma düğümleri) için özel bir matematiksel denklik kurulur. Bu denklik, bir ara merkeze dışarıdan gelen toplam ürün miktarı ile o merkezden diğer noktalara gönderilen toplam ürün miktarının birbirine tam olarak eşit olmasını zorunlu kılar.

Şebeke analizi terminolojisinde, sistemdeki aktarma düğümleri için kurulan ve sistemde madde kaybı veya yoktan var olma durumunu engelleyen bu temel kural aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Akışın korunumu kısıtı

Cevap

Akışın korunumu kısıtı
Şebeke modellerinde aktarma (ara) düğümlerine giren toplam akış miktarı ile bu düğümlerden çıkan toplam akış miktarının birbirine eşit olması zorunluluğu 'akışın korunumu kısıtı' olarak adlandırılır. Bu durum matematiksel olarak xijxki=0\sum x_{ij} - \sum x_{ki} = 0 şeklinde ifade edilir ve sistemin dengesini sağlar.

Adım Adım Çözüm

1
Soru metnindeki kısıtın işlevini analiz etmek.
Soruda bahsedilen kuralın, ara düğümlere giren toplam ürün ile çıkan toplam ürünün eşit olmasını sağladığı belirlenmiştir.
Yöneylem şebeke modellerinde bu eşitliği sağlayan temel kavramın tanımlanması hedeflenmektedir.
2
Şebeke analizi terminolojisindeki karşılığını bulmak.
Bir düğümde akışın kaybolmaması veya yaratılmamasını garantileyen (Giren Akış = Çıkan Akış) bu matematiksel eşitlik, 'akışın korunumu' prensibidir.
Diğer seçenekler ayrıt kapasiteleri veya spesifik algoritma adımları ile ilgilidir.

Anahtar Kavram

Akışın Korunumu Prensibi (Conservation of Flow)
Soru 8Soru

Bir yöneylem araştırması uzmanı, bir tedarik zinciri ağında üretim (kaynak) ile tüketim (kuyu) merkezleri arasındaki akış kapasitesini sınırlandıran darboğazları tespit etmek istemektedir. Analiz sırasında şebekedeki tüm düğümler kümesi (NN), kaynak düğümünü içeren bir XX alt kümesi ve kuyu düğümünü içeren bir YY alt kümesi olmak üzere ikiye ayrılır. Bu iki alt kümenin kesişimi boş kümedir (XY=X \cap Y = \emptyset) ve birleşimleri tüm şebekeyi kapsar (XY=NX \cup Y = N).

Şebeke analizi terminolojisine göre; başlangıç düğümü XX kümesinde, bitiş düğümü ise YY kümesinde yer alan tüm yönlü ayrıtların oluşturduğu ve bu iki küme arasındaki akışı taşıyan özel ayrıt kümesine ne ad verilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Kesit

Cevap

Verilen matematiksel koşulları (XY=X \cap Y = \emptyset ve XY=NX \cup Y = N) sağlayan ve bu iki küme arasındaki akışı barındıran ayrıtların kümesine 'Kesit' adı verilir.
Kesit (Cut), şebeke analizi terminolojisinde, düğüm kümesini birbirinden ayrık iki alt kümeye (XX ve YY) bölen ve bir kümeden diğerine akışı sağlayan yönlü ayrıtların oluşturduğu özel bir kümedir. Maksimum Akış - Minimum Kesit teoreminde sistemin darboğazını tanımlamak için kullanılır. Soruda verilen XY=X \cap Y = \emptyset ve XY=NX \cup Y = N özellikleri, tam olarak bir kesitin (cut-set) resmi matematiksel tanımıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Şebeke problemlerinde düğümlerin ayrık iki kümeye (XX ve YY) bölünmesi durumunu analiz etme
Düğümlerin tümünü kapsayan ve birbiriyle kesişmeyen bu iki kümenin, şebekeyi iki parçaya ayırdığı tespit edilir.
Sorudaki matematiksel tanımın (XY=NX \cup Y = N ve XY=X \cap Y = \emptyset) hangi ağ yapısını ifade ettiğini belirlemek için.
2
Bir kümeden (XX) diğer kümeye (YY) giden ayrıtların oluşturduğu yapıyı terminolojik olarak tanımlama
Bu ayrıtların kapasiteleri toplamının, kaynak ile kuyu arasındaki maksimum akışı sınırlayan darboğaz (bottleneck) olduğu belirlenir. Bu yapıya Kesit (Cut) denir.
Şebeke teorisinde akışı kesintiye uğratan veya sınırlandıran temel bölümleme (partition) kavramını adlandırmak için.

Anahtar Kavram

Şebeke Modellerinde Kesit (Cut) Kavramı
Tahmini Süre:1m 0s
Soru 9Soru

Bir yöneylem araştırması uzmanı, bir enerji dağıtım ağını yönlü bir şebeke (directed network) olarak modellemektedir. Bu şebeke modelinde, herhangi bir ii düğümü için akış dengesi (akışın korunumu) denklemi aşağıdaki gibi formüle edilmiştir:

jxjijxij=bi\sum_{j} x_{ji} - \sum_{j} x_{ij} = b_i

Bu denklemde;
xjix_{ji}: jj düğümünden ii düğümüne gelen akış miktarını,
xijx_{ij}: ii düğümünden jj düğümüne giden akış miktarını,
bib_i: ii düğümünün net akış değerini göstermektedir.

Modelin incelenmesi sonucunda belirli bir KK düğümü için bK<0b_K < 0 olduğu, bir MM düğümü için ise bM=0b_M = 0 olduğu tespit edilmiştir.

Buna göre, şebeke terminolojisi dikkate alındığında KK ve MM düğümlerinin türleri sırasıyla aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: KK: Kaynak düğümü, MM: Aktarma düğümü

Cevap

KK düğümü bir kaynak düğümü, MM düğümü ise bir aktarma düğümüdür.
Verilen denklemde bib_i değeri, düğüme giren toplam akış ile düğümden çıkan toplam akış arasındaki farktır. KK düğümü için bK<0b_K < 0 olması, (Giren - Çıkan) < 0 eşitsizliğini, dolayısıyla Çıkan > Giren durumunu yaratır. Sisteme net akış üreten bu noktalar 'Kaynak Düğümü' olarak adlandırılır. MM düğümü için bM=0b_M = 0 olması ise Giren = Çıkan dengesini gösterir. Kendi içinde arzı veya talebi olmayan, sadece üzerinden akış geçen bu noktalar ise 'Aktarma Düğümü' olarak isimlendirilir.

Adım Adım Çözüm

1
Akış dengesi denklemindeki matematiksel ifadelerin yönlerini yorumlamak.
Denklem (Giren Akış) - (Çıkan Akış) = bib_i yapısındadır.
Bir düğümün şebekedeki kavramsal rolünü (kaynak, kuyu, aktarma) belirlemek için net akış formülünün işaretini analiz etmek gerekir.
2
KK düğümünün türünü verilen bK<0b_K < 0 şartına göre belirlemek.
(Giren Akış) - (Çıkan Akış) < 0 olduğundan, Çıkan Akış > Giren Akış eşitsizliği elde edilir. Düğüm sisteme akış sağladığı için KK bir 'Kaynak Düğümü'dür.
Çıkan akışın giren akıştan daha fazla olması, o spesifik noktanın ağa dışarıdan kapasite (arz) sunduğunu gösterir.
3
MM düğümünün türünü verilen bM=0b_M = 0 şartına göre belirlemek.
(Giren Akış) - (Çıkan Akış) = 0 olduğundan, Giren Akış = Çıkan Akış eşitliği elde edilir. Bu nedenle MM bir 'Aktarma Düğümü'dür.
Düğüme giren akış miktarının tamamen düğümden çıkması, o noktada bir üretim veya tüketim olmadığını, sadece geçiş yapıldığını (transshipment) kanıtlar.

Anahtar Kavram

Şebeke modellerinde akış korunumu prensibi ve net akış denklemine göre düğüm türlerinin (kaynak, kuyu, aktarma) matematiksel sınıflandırılması.
Soru 10Soru

Yöneylem araştırması kapsamında bir iletişim sistemini modelleyen uzman, sistemi n=8n=8 düğüm (merkez) ve m=12m=12 ayrıttan (bağlantı hattı) oluşan tam bağlantılı ve yönsüz bir şebeke olarak tanımlamıştır. Bu şebeke üzerinde veri iletiminin kesintisiz ve döngüsüz (çevrimsiz) yapılabilmesi için bir yayılan ağaç (spanning tree) tasarlanmıştır.

Şebeke teorisindeki temel kavramlar ve topolojik özellikler dikkate alındığında, tasarlanan bu şebeke ve yayılan ağaç yapısı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Şebekede tanımlanabilecek birbirinden bağımsız temel çevrimlerin (fundamental cycles) toplam sayısı, yayılan ağaçtaki ayrıt sayısına eşit olup 7'dir.

Cevap

Şebekede tanımlanabilecek birbirinden bağımsız temel çevrimlerin sayısının 7 olduğunu iddia eden ifade yanlıştır. Bu şebekedeki bağımsız çevrim sayısı 5'tir.
Doğru cevap (yanlış olan ifade), birbirinden bağımsız temel çevrimlerin toplam sayısını 7 olarak belirten seçenektir. Şebeke teorisinde, yayılan ağaçtaki ayrıt sayısı n1n-1 (bu örnekte 81=78-1=7) iken, birbirinden bağımsız temel çevrimlerin (cyclomatic number) sayısı mn+1m-n+1 formülü ile bulunur. Bu örnekte 128+1=512-8+1 = 5 bağımsız çevrim vardır. İlgili seçenekte ağaç ayrıt sayısı ile çevrim sayısı karıştırılmıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Şebekenin düğüm (n) ve ayrıt (m) sayılarını belirle.
n = 8 (düğüm sayısı), m = 12 (ayrıt sayısı).
Şebekenin topolojik özelliklerini (ağaç ayrıtları, çevrim sayıları) hesaplamak için bu temel parametrelere ihtiyaç vardır.
2
Yayılan ağaçtaki (spanning tree) ayrıt sayısını hesapla.
Ağaçtaki ayrıt sayısı = n - 1 = 8 - 1 = 7.
Tam bağlantılı herhangi bir yayılan ağaç her zaman düğüm sayısının bir eksiği kadar ayrıt barındırır.
3
Ağaca dahil olmayan ayrıt (kiriş) sayısını ve buna bağlı olarak temel çevrim sayısını hesapla.
Temel çevrim sayısı = m - n + 1 = 12 - 8 + 1 = 5.
Yayılan ağaca dışarıdan eklenen her bir kiriş, sistemde tam olarak bir bağımsız temel çevrim yaratır.
4
Hesaplanan değerleri seçeneklerle karşılaştırarak hatalı ifadeyi tespit et.
Bağımsız temel çevrim sayısını 7 olarak belirten seçenek kavramsal olarak hatalıdır (gerçek değer 5 olmalıdır).
Çevrim sayısı ile ağaçtaki ayrıt sayısı (7) birbirine karıştırılmış ve hatalı bir önerme sunulmuştur.

Anahtar Kavram

Yayılan Ağaç (Spanning Tree) ve Temel Çevrimler (Fundamental Cycles)
Soru 11Soru

Büyük ölçekli bir su dağıtım ağı, yöneylem araştırması kapsamında yönlü bir şebeke (directed network) olarak modellenmiştir. Bu modelde düğümler pompa istasyonlarını, yaylar (ayrıtlar) ise boru hatlarını temsil etmektedir. Şebekede bir ana kaynak (arz) düğümü ve bir ana kuyu (talep) düğümü bulunmaktadır.

Sistemin darboğazlarını ve kapasite sınırlarını analiz etmek isteyen bir yöneylem uzmanının, şebeke modellemesindeki temel kavramları kullanırken yaptığı aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Şebekeyi; kaynak düğümünü içeren bir alt küme ve kuyu düğümünü içeren ayrık diğer bir alt küme olarak ikiye bölen herhangi bir 'kesitin (cut)' kapasitesi, yalnızca yönü kaynak kümesinden kuyu kümesine doğru olan yayların taşıma kapasiteleri toplanarak hesaplanır.

Cevap

Şebekeyi kaynak ve kuyu alt kümelerine ayıran bir kesitin kapasitesi, yalnızca kaynak alt kümesinden kuyu alt kümesine doğru giden ileri yönlü yayların kapasiteleri toplanarak hesaplanır.
Şebeke teorisinde bir kesitin (cut) kapasitesi tanımlanırken, sadece kaynak düğümünün bulunduğu alt kümeden kuyu düğümünün bulunduğu alt kümeye doğru yönlenmiş (ileri yönlü) yayların kapasiteleri dikkate alınır. Kuyu kümesinden kaynak kümesine doğru ters dönen yaylar, ağın kaynak-kuyu arası ileri yönlü toplam akış kapasitesine katkı yapmadığı için kapasite hesabına dahil edilmez. Bu, Maksimum Akış teoremindeki temel kurallardan biridir.

Adım Adım Çözüm

1
Şebeke analizi modellerindeki temel kavramların ve özellikle 'kesit (cut)' kavramının kapasite formülasyonunun incelenmesi.
Kesit (Cut), şebekedeki düğümleri iki ayrık kümeye (SS ve TT) bölen ve kaynak düğümünü SS, kuyu düğümünü TT kümesinde bırakan yapıdır.
Maksimum akış - Minimum kesit (Max-Flow Min-Cut) teoremine göre şebekenin darboğazını tanımlayabilmek için kesit kavramının doğru anlaşılması gerekir.
2
Kesit kapasitesinin (Cut Capacity) matematiksel tanımının değerlendirilmesi.
Kesit kapasitesi hesaplanırken, sadece SS kümesinden (kaynak tarafı) TT kümesine (kuyu tarafı) doğru olan ileri yönlü yayların kapasiteleri toplanır.
Ters yöndeki (kuyudan kaynağa doğru) yaylar net ileri akışa ek kapasite sağlamadığı için bu toplama matematiksel olarak dahil edilmez.
3
Diğer seçeneklerdeki şebeke kavramlarına dair ifadelerin doğruluğunun test edilmesi.
Geri akış kapasitesinin darboğazı çözmemesi, dengesiz modellerde yapay kapasitenin sıfır olmaması, çevrimlerde doğrudan bağlantı şartı olması ve en kısa yolda sadece daha küçük maliyetlerin etiket güncellemesi yapması gerçekleri, diğer yargıların hatalı olduğunu kanıtlar.
Yöneylem araştırmasındaki şebeke algoritmalarının temel işleyiş kuralları (Dijkstra, MODI, Max-Flow vb.) bu yanlış kavramsal yargıları çürütmektedir.

Anahtar Kavram

Kesit (Cut) ve Kesit Kapasitesi
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 12Soru

Bir kamu kurumu, birimler arası evrak ve bilgi akışını yönlü bir şebeke (directed network) G=(N,A)G=(N, A) olarak modellemiştir. Şebekenin yapısal analizi için nn adet düğüm (satır) ve mm adet yaydan (sütun) oluşan bir düğüm-yay matrisi (insidans matrisi) oluşturulmuştur. Bu matriste her bir yay için; yayın çıktığı düğüme +1+1, yayın girdiği düğüme 1-1 ve yayla doğrudan bağlantısı olmayan düğümlere 00 değeri atanmıştır.

Buna göre, oluşturulan bu düğüm-yay matrisinin özellikleri dikkate alındığında aşağıdaki ifadelerden hangisi kesinlikle yanlıştır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Herhangi bir satırdaki tüm elemanların cebirsel toplamı, ilgili düğüme bağlanan tüm yayların toplam sayısını (düğümün toplam derecesini) verir.

Cevap

Düğüm-yay matrisinde bir satırdaki elemanların cebirsel toplamının o düğümün toplam derecesini verdiğini iddia eden seçenek yanlıştır.
Düğüm-yay matrisinde herhangi bir satırdaki elemanların cebirsel (işaretli) toplamı, o düğümden çıkan yayların sayısı ile o düğüme giren yayların sayısı arasındaki farkı verir. Bu değere düğümün 'net derecesi' denir. Düğümün 'toplam derecesi' ise o düğüme bağlanan tüm yayların sayısıdır ve bunu bulmak için satırdaki elemanların mutlak değerlerinin toplamı alınmalıdır. Bu nedenle cebirsel toplamın toplam dereceyi verdiğini belirten ifade kesinlikle yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Düğüm-yay (insidans) matrisinin satır yapısını analiz et.
Bir satır belirli bir düğümü temsil eder. Satırdaki +1+1'ler o düğümden çıkan yayları, 1-1'ler ise o düğüme giren yayları gösterir.
Soruda verilen +1+1 ve 1-1 atama kuralları matrisin temel yapısını oluşturur.
2
Bir satırdaki elemanların cebirsel toplamını değerlendir.
Cebirsel toplam, (Çıkan Yay Sayısı) + (-Giren Yay Sayısı) işlemini yapar. Bu da düğümün net derecesini (net akış katsayısını) hesaplar.
Pozitif ve negatif değerler birbirini sönümler.
3
Düğümün 'toplam derecesi' kavramı ile satır toplamını karşılaştır.
Toplam derece, düğüme bağlı tüm yayların (yön fark etmeksizin) sayısıdır. Bunu bulmak için matristeki elemanların mutlak değerlerinin (+1+1|+1| + |-1|) toplanması gerekir.
Cebirsel toplam toplam dereceyi değil, net dereceyi verdiğinden bu ifade matematiksel olarak yanlıştır.

Anahtar Kavram

Düğüm-Yay (İnsidans) Matrisi Özellikleri
Soru 13Soru

Yöneylem araştırmasında karmaşık sistemlerin optimizasyonu (örneğin en kısa yol, maksimum akış) şebeke (ağ) modelleri üzerinden gerçekleştirilir. Bu analizlerde düğüm, ayrıt, yol, çevrim ve ağaç gibi topolojik kavramların yapısal özellikleri çözüm algoritmalarının matematiksel altyapısını oluşturur.

Buna göre, şebeke modellerindeki temel kavramların özellikleri dikkate alındığında aşağıdaki ifadelerden hangisi kesinlikle doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Bağlantılı bir şebekeye ait herhangi bir yayılan ağaca (spanning tree), ağaç dışında kalan bir ayrıtın (kirişin) eklenmesi, sistemde tam olarak bir adet temel çevrim (fundamental cycle) oluşturur.

Cevap

Bağlantılı bir şebekeye ait yayılan ağaca ağaç dışı bir ayrıtın eklenmesiyle tam olarak bir adet temel çevrimin oluştuğunu belirten ifadedir.
Yayılan ağaç (spanning tree), bağlantılı bir şebekedeki tüm düğümleri birbirine bağlayan ancak içinde hiçbir çevrim barındırmayan alt şebekedir. Bu ağaçtaki herhangi iki düğüm arasında sadece tek bir basit yol bulunur. Bu nedenle, ağaçta yer almayan bir ayrıt (buna kiriş veya chord denir) ağaca eklendiğinde, bağladığı iki düğüm arasındaki mevcut ağaç yoluna alternatif bir bağlantı oluşturur ve bu iki yol birleşerek sistemde tam olarak bir adet kapalı çevrim (temel çevrim) meydana getirir. Bu mantık, Yöneylem Araştırmasında Atlama Taşı (Stepping-Stone) algoritması ve Ağ Simpleks (Network Simplex) yönteminde çözüm geliştirmek için kullanılan temel topolojik kuraldır.

Adım Adım Çözüm

1
Yayılan ağaç (spanning tree) kavramının temel topolojik özelliklerini analiz et.
Yayılan ağaç, nn düğümlü bağlantılı bir şebekedeki tüm düğümleri kapsayan, tam olarak n1n-1 ayrıttan oluşan ve kesinlikle çevrim (cycle) içermeyen alt grafiktir.
Topolojik analizde doğru ve yanlış ifadeleri ayırmak için temel tanımların net olarak bilinmesi gerekir.
2
Yayılan ağaca yeni bir ayrıt (kiriş) eklemenin etkisini değerlendir.
Ağaç halihazırda tüm düğümler arasında tek ve benzersiz bir yol (path) barındırdığından, herhangi yeni bir ayrıt eklendiğinde bu ayrıt, birleştirdiği iki düğüm arasındaki mevcut yol ile birleşerek tek bir kapalı döngü yaratır.
Bu özellik 'Temel Çevrim' (Fundamental Cycle) olarak adlandırılır ve doğrusal programlamada (örneğin ağ simpleks yönteminde) yeni değişkenin temel çözüme girmesi mantığını açıklar.
3
Diğer seçeneklerdeki kavram yanılgılarını belirle.
Yürüyüş ve basit çevrim tanımlarının karıştırıldığı, akış kısıtlarında miktar yerine ayrıt sayısına odaklanıldığı, ayrıt sayısı formülünün yanlış verildiği ve yönlü yol tanımında kural ihlali yapıldığı tespit edilmiştir.
Kesinlikle doğru olan tek yargının matematiksel olarak kanıtlanması.

Anahtar Kavram

Şebeke Topolojisi: Yayılan Ağaç, Temel Çevrim ve Ağ Modelleri
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 14Soru

Yöneylem araştırmasında şebeke (ağ) modelleri, sistemlerin yapısal özelliklerini analiz etmek için kullanılan grafiksel araçlardır. nn adet düğümden (nodenode) oluşan bir şebekede, her bir düğüm çiftinin birbirine doğrudan bir ayrıt (arcarc) ile bağlandığı ve her düğümün diğer tüm düğümlere erişiminin doğrudan sağlandığı şebeke yapısı aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tam şebeke

Cevap

Her düğüm çiftinin birbirine doğrudan bağlı olduğu yapı tam şebekedir.
Tam şebeke kavramı, bir şebekedeki her bir düğümün şebekedeki diğer tüm düğümlere doğrudan bir ayrıt (yay) ile bağlı olduğu durumu ifade eder. Bu durumda nn düğümlü bir şebekede hiçbir ilave ayrıt eklenemez hale gelinmiştir ve bağlantı düzeyi maksimumdur.

Adım Adım Çözüm

1
Şebekedeki düğüm bağlantı kısıtını analiz etme
Düğümlerin her birinin diğer tüm düğümlere doğrudan (aracı düğüm olmadan) bağlı olması gerektiği belirlendi.
Soruda her düğüm çiftinin doğrudan bir ayrıtla bağlanması şartı aranmaktadır.
2
Matematiksel karşılığı kontrol etme
Böyle bir yapıda ayrıt sayısı yönsüz şebekeler için n(n1)2\frac{n(n-1)}{2} olur.
Tam şebeke tanımı gereği tüm olası ikili kombinasyonların bağlantılı olduğu durumdur.
3
Kavramsal eşleştirme yapma
Tanım 'Tam Şebeke' (Complete Network) kavramına karşılık gelmektedir.
Bağlantılı şebeke veya ağaç gibi yapılar daha az ayrıt ile sürekliliği sağlayabilirken, tam şebeke maksimum bağlantısallığı ifade eder.

Anahtar Kavram

Tam Şebeke (Complete Network) Tanımı

Daha Fazla Pratik

Düğümler arası 'yol' (path) ve 'zincir' (chain) arasındaki farkları inceleyerek şebeke yönlülüğünün bu kavramları nasıl etkilediğini araştırın.
Tahmini Süre:50s
Şebeke Modellerinde Temel Kavramlar Alıştırma Soruları — KPSS İstatistik | Examkin