运筹学经典课件第1次
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运筹学课程讲义第一部分线性规划第一章线性规划的基本性质1.1 线性规划的数学模型一、线性规划问题的特点胜利家具厂生产桌子和椅子两种家具。
桌子售价50 元/个,椅子售价30 元/个。
生产桌子和椅子需木工和油漆工两种工种。
生产一个桌子需要木工4 小时,油漆工2小时。
生产一个椅子需要木工3 小时,油漆工1 小时。
该厂每月可用木工工时为120 小时,油漆工工时为50 小时。
问该厂如何组织生产才能使每月的销售收入最大?max z 50x1 30x24x1 3x2 1202x1 x2 50x1,x2 0 例:某工厂生产某一种型号的机床。
每台机床上需要 2.9m、2.1m、1.5m的轴,分别为1根、2根和1根。
这些轴需用同一种圆钢制作,圆钢的长度为74m。
如果要生产100台机床,问应如何安排下料,才能用料最省?二、数学模型的标准型1. 繁写形式2. 缩写形式3. 向量形式4. 矩阵形式若原模型中变量 x j 有上下界,如何化为非负变量?三、 任一模型如何化为标准型?1. 若原模型要求目标函数实现最大化,如何将其化为最小化问题?2. 若原模型中约束条件为不等式,如何化为等式?3. 若原模型中变量 x k 是自由变量,如何化为非负变量?1. 2 图解法该法简单直观,平面作图适于求解二维问题。
使用该法求解线性规划问题时,不必把原模型化为标准型。
一、 图解法步骤1. 由全部约束条件作图求出可行域2. 作出一条目标函数的等值线3. 平移目标函数等值线,作图求解最优点,再算出最优值 max z 5x 1 6x 2 7x 3x 1 5x 23x 3 15 5x 1 6x 210x 3 20 x 1 x 2 x 3 5x 1 0,x 2 0,x 3无约束令 x 1' x 1,x 3 x 3' x 3'',x 3' ,x 3'' 0, Z 1Z ' 1 1 min z ' 5x 1' 6x 2 7x 3' 7x 3'' 0x 5 Mx 6 1 x 1' 5x 2 1 11 3x 3' 3x 3'' x 4 x 6 15 1 5x 1' 6x 2 10x 3' 10x 3'' x 5 20 1 x ' x 1 ' II '' 54.Mx 7 x 1, x 2 , x 3, x 3, x 4 , x 5 ,x 6, x 7 0从图解法看线性规划问题解的几种情况1. 有唯一最优解2. 有无穷多组最优解3. 无可行解4. 无有限最优解(无界解)min z 6x1 4x?2x〔X2 13 最优解(1,0),最优值33x14x2 22x1, x20直观结论:1)线性规划问题的可行域为凸集,特殊情况下为无界域(但有有限个顶点)或空集;2)线性规划问题若有最优解,一定可以在其可行域的顶点上得到。
4x 1<164x 2 _12a 21X 1 a 22X 2 ... a 2n X n 十,-)b a m1 X 1第一章线性规划的单纯形法§.1线性规划的基本概念建立数学模型:设X i ,X 2分别是生产的件数,则有:maxz = 2x 1 3x 2x 1, x 2 0这里X 1,X 2称为决策变量。
目标函数与约束条件关于决策变量是线 性的称为线性规划线性规划的一般形式:max(min)z yxr c 2x 2 …厲人耳必+%X 2 +...+九人兰(=,a )ba m2X 2 ・・・ a mn X n - (一, —)bm x ,,x 2,..,x n 一(专0或无约束2. 线性规划的标准形maxz 二C1X1 …Cn X n"a^x, +ai2x2+••• + 印*人=Ra21^ +a22x2+... + a2n x n= b2a m1 为* a m2 X2 * …+ a mn 人=b m捲_ 0,X2_0,...,X n_0特点:目标函数求极大;等式约束;变量非负。
^令c =(G,c2,…,q), X = (X1,X2,…,x n) , A = (a ij )m n,b=(九^,…,b m ) 则线性规划标准形的矩阵表达式为:max z = exAx = bx _0约定:b — 0,m ^ n,秩A=m.如何化标准形:(I)目标函数实现极大化,即min z=cx,令w--z,则m w丸;(II )约束条件为不等式约束条件为“「不等式,则在约束条件的左端加上一个非负的松弛变量;约束条件为“ 一”不等式,则在约束条件的左端减去一个非负的松弛变量。
(III )若存在无约束的变量X k,可令X k = Xk - x k,其中x k 一0,x'k- 0.故有 x^ -B 4b 。
由此,得到Ax -b 的一个解例1.将线性规划min z = -捲 2x 2x-i x 2 x 3 _ 2* X i — X ? + X 3 乏 1论Z0,x 2兰0,x 3无约束化为标准形。