第四讲 0 1整数线性规划要点
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线性规划知识点总结一、概述线性规划是运筹学中的一种数学方法,用于解决线性约束条件下的最优化问题。
它的目标是在给定的约束条件下,找到使目标函数取得最大(或者最小)值的变量取值。
二、基本概念1. 目标函数:线性规划的目标是最大化或者最小化一个线性函数,称为目标函数。
通常用z表示。
2. 约束条件:线性规划的变量需要满足一系列线性等式或者不等式,这些等式或者不等式称为约束条件。
3. 变量:线性规划中的变量是决策问题中需要确定的值,可以是实数或者非负实数。
4. 可行解:满足所有约束条件的变量取值称为可行解。
5. 最优解:在所有可行解中,使目标函数取得最大(或者最小)值的变量取值称为最优解。
三、标准形式线性规划问题可以通过将不等式约束转化为等式约束来转化为标准形式,标准形式的线性规划问题如下:最小化:z = c₁x₁ + c₂x₂ + ... + cₙxₙ约束条件:a₁₁x₁ + a₁₂x₂ + ... + a₁ₙxₙ = b₁a₂₁x₁ + a₂₂x₂ + ... + a₂ₙxₙ = b₂...aₙ₁x₁ + aₙ₂x₂ + ... + aₙₙxₙ = bₙx₁, x₂, ..., xₙ ≥ 0其中,c₁, c₂, ..., cₙ为目标函数的系数;aᵢₙ为约束条件的系数;b₁, b₂, ...,bₙ为约束条件的常数;x₁, x₂, ..., xₙ为变量。
四、解法线性规划问题的解法主要有下列两种方法:1. 图形法:适合于二维或者三维的线性规划问题,通过绘制约束条件的直线或者平面,找到可行域和最优解。
2. 单纯形法:适合于多维的线性规划问题,通过迭代计算,找到最优解。
单纯形法是一种高效的算法,广泛应用于实际问题中。
五、常见应用线性规划在实际问题中有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景:1. 生产计划:确定最佳的生产方案,以最大化利润或者最小化成本。
2. 运输问题:确定最佳的物流方案,以最小化运输成本。
3. 资源分配:确定最佳的资源分配方案,以最大化效益或者最小化浪费。
线性规划知识点一、概述线性规划是一种数学优化方法,用于求解线性约束条件下的最优解问题。
它在运筹学、管理科学、经济学等领域有着广泛的应用。
线性规划的目标是通过线性目标函数的最小化或最大化,找到使得一系列线性约束条件得到满足的最优解。
二、基本概念1. 线性规划模型线性规划模型由目标函数和约束条件组成。
目标函数是需要最小化或最大化的线性函数,约束条件是一系列线性不等式或等式。
2. 可行解可行解是满足所有约束条件的解。
在线性规划中,可行解构成了一个可行域,即满足所有约束条件的解的集合。
3. 最优解最优解是使得目标函数取得最小或最大值的可行解。
在线性规划中,最优解可以是有限的,也可以是无穷的。
4. 线性规划的标准形式线性规划的标准形式包括以下特点:- 目标函数为最小化形式;- 所有约束条件为等式形式;- 变量的取值范围为非负数。
1. 图形法图形法是线性规划最直观的解法之一。
它通过绘制变量的可行域图形,找到目标函数的最优解。
2. 单纯形法单纯形法是一种迭代算法,通过不断地移动解的位置来逐步逼近最优解。
它是线性规划中应用最广泛的解法之一。
3. 对偶理论对偶理论是线性规划中的重要概念之一。
它通过将原始问题转化为对偶问题,从而得到原始问题的最优解。
四、线性规划的应用线性规划在实际生活中有着广泛的应用,以下是一些常见的应用领域:1. 生产计划线性规划可以用于确定最佳的生产计划,以最小化生产成本或最大化利润。
2. 运输问题线性规划可以用于解决运输问题,如货物的最佳配送方案、最短路径等。
3. 金融投资线性规划可以用于优化投资组合,以最大化投资收益或最小化风险。
4. 资源分配线性规划可以用于确定最佳的资源分配方案,如人力资源、物资等。
尽管线性规划在许多问题中有着广泛的应用,但它也存在一些局限性:1. 线性假设线性规划的基本假设是目标函数和约束条件都是线性的,这限制了它在处理非线性问题上的应用。
2. 离散性问题线性规划通常适用于连续变量的问题,对于离散变量的问题,它的应用受到限制。
第四章整数规划整数规划(Integer Programming)主要是指整数线性规划。
一个线性规划问题,如果要求部分决策变量为整数,则构成一个整数规划问题,在项目投资、人员分配等方面有着广泛的应用。
整数规划是近二、三十年发展起来的数学规划的一个重要分支,根据整数规划中变量为整数条件的不同,整数规划可以分为三大类:所有变量都要求为整数的称为纯整数规划(Pure Integer Programming)或称全整数规划(All integer Programming);仅有一部分变量要求为整数的称为混合整数规划(Mixed Integer Programming);有的变量限制其取值只能为0或1,这类特殊的整数规划称为0-1规划。
本章主要讨论整数规划的分枝定界法、割平面法、0-1规划及指派问题。
第一节整数规划问题及其数学模型一、问题的提出在线性规划模型中,得到的最优解往往是分数或小数,但在有些实际问题中要求有的解必须是整数,如机器设备的台数、人员的数量等,这就在原来线性规划模型的基础上产生了一个新的约束,即要求变量中某些或全部为整数,这样的线性规划称为整数规划(Integer Programming)简称IP,是规划论中的一个分枝。
整数规划是一类特殊的线性规划,为了满足整数解的条件,初看起来,只要对相应线性规划的非整数解四舍五入取整就可以了。
当然在变量取值很大时,用上述方法得到的解与最优解差别不大,当变量取值较小时,得到的解与实际最优解差别较大,当变量较多时,如n=10个,则整数组合有210=1024个,而且整数解不一定在这些组合当中。
先来看下面的例子。
例4.1某工厂生产甲、乙两种设备,已知生产这两种设备需要消耗材料A、材料B,有关数据如下,问这两种设备各生产多少使工厂利润最大?表4-112量都要求为整数,建立模型如下:2123max x x z +=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤+≤+为整数21212121,0,5.45.01432x x x x x x x x 要求该模型的解,首先不考虑整数约束条件④,用单纯形法对相应线性规划求解,其最优解为:x 1=3.25 x 2=2.5 max z =14.75由于x 1=3.25,x 2=2.5都不是整数,不符合整数约束条件。
线性规划知识点总结线性规划是一种数学优化方法,用于解决线性约束条件下的最优化问题。
它在诸多领域中都有广泛的应用,如生产计划、物流调度、投资组合等。
本文将对线性规划的基本概念、模型建立、解法和应用进行详细总结。
一、基本概念1. 目标函数:线性规划的目标是最大化或者最小化一个线性函数,称为目标函数。
它通常表示为Z = c₁x₁ + c₂x₂ + ... + cₙxₙ,其中c₁、c₂、...、cₙ为常数,x₁、x₂、...、xₙ为决策变量。
2. 约束条件:线性规划的约束条件是一组线性等式或者不等式,限制了决策变量的取值范围。
约束条件通常表示为a₁x₁ + a₂x₂ + ... + aₙxₙ ≤ b,其中a₁、a₂、...、aₙ为常数,b为常数。
3. 可行解:满足所有约束条件的决策变量取值组合称为可行解。
4. 最优解:在所有可行解中,使得目标函数取得最大值或者最小值的解称为最优解。
二、模型建立1. 决策变量的确定:根据实际问题,确定需要优化的决策变量及其取值范围。
2. 目标函数的建立:根据问题要求,将目标转化为线性函数,并确定系数。
3. 约束条件的建立:根据问题中给出的限制条件,将其转化为线性等式或者不等式,并确定系数。
4. 模型的完整表达:将目标函数和约束条件整合在一起,形成线性规划模型。
三、解法1. 图形法:对于二维或者三维的线性规划问题,可以通过绘制约束条件的图形来找到最优解。
2. 单纯形法:对于高维的线性规划问题,可以使用单纯形法进行求解。
单纯形法是一种迭代算法,通过不断挪移顶点来寻觅最优解。
3. 整数规划:当决策变量需要取整数值时,可以使用整数规划方法进行求解。
整数规划问题通常比线性规划问题更难求解,可以使用分支定界法等算法进行求解。
四、应用1. 生产计划:线性规划可以匡助企业确定最佳的生产计划,使得生产成本最小化或者利润最大化。
2. 物流调度:线性规划可以优化物流调度方案,使得运输成本最低或者配送时间最短。