运筹学1
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一、绪论§1 运筹学的简史运筹学作为科学名称出现于20世纪30年代末。
英、美对付德国空袭,采用雷达,技术上可行,实际运用不好用。
如何合理运用雷达?“运用研究”(Operational Research),我国1956年用“运用学”名词,1957年正式定名为运筹学。
运筹学小组在英、美军队中成立,研究:护航舰队保护商船队的编队问题、当船队遭受德国潜艇攻击时如何使船队损失最小问题、反潜深水炸弹的合理爆炸深度(德国潜艇被摧毁数增到400%)、船只在受敌机攻击时的逃避方法(大船急转向、小船缓转向,中弹数由47%降到29%)。
运筹学组织在英、美军队(RAND)中成立,研究:战略性问题、未来武器系统的设计和合理运用方法、美国空军各种轰炸机系统的评价、未来武器系统和未来战争战略、苏联军事能力及未来预报、苏联政治局计划的行动原则和未来战争的战略、到底发展哪种洲际导弹(50年代)、战略力量的构成和数量(60年代)。
运筹学在工业、农业、经济、社会问题等领域有应用。
运筹数学:数学规划(线性规划(丹捷格(G.B.Dantzig)1947,单纯形法;康托洛维奇1939解乘数法,1960《最佳资源利用的经济计算》,诺贝尔奖;列昂节夫1932投入产出模型;冯.诺意曼)、非线性规划、整数规划、目标规则、动态规划、随机规划等)、图论与网络、排队论(随机服务系统理论)(丹麦工程师爱尔朗(Erlang)1917提出一些著名公式)、存贮论、对策论(冯.诺意曼和摩根斯坦,1944《对策论与经济行为》)、决策论、维修更新理论、搜索论、可靠性和质量管理等。
运筹学领域的诺贝尔奖得主:阿罗、萨谬尔逊、西蒙(经济学家)、多夫曼、胡尔威茨、勃拉凯特(Blackett,美,物理学家)。
运筹学会的建立:英国(1948年)、美国(1952年)、法国(1956年)、日本(1957年)、印度(1957年)、中国(1980年),38个国家和地区。
国际运筹学联合会(IFORS)的成立:1959年,英、美、法发起成立,中国1982年加入。
(第三版)《运筹学》教材编写组编清华大学出版社运筹学第1章线性规划与单纯形法第1节线性规划问题及其数学模型二.线性规划与目标规划第1章线性规划与单纯形法第2章对偶理论与灵敏度分析第3章运输问题第4章目标规划第1章线性规划与单纯形法第1节线性规划问题及其数学模型第2节线性规划问题的几何意义第3节单纯形法第4节单纯形法的计算步骤第5节单纯形法的进一步讨论第6节应用举例第1节线性规划问题及其数学模型•1.1 问题的提出•1.2 图解法•1.3 线性规划问题的标准形式•1.4 线性规划问题的解的概念第1节线性规划问题及其数学模型线性规划是运筹学的一个重要分支。
线性规划在理论上比较成熟,在实用中的应用日益广泛与深入。
特别是在电子计算机能处理成千上万个约束条件和决策变量的线性规划问题之后,线性规划的适用领域更为广泛了。
从解决技术问题的最优化设计到工业、农业、商业、交通运输业、军事、经济计划和管理决策等领域都可以发挥作用。
它已是现代科学管理的重要手段之一。
解线性规划问题的方法有多种,以下仅介绍单纯形法。
1.1 问题的提出从一个简化的生产计划安排问题开始例1某工厂在计划期内要安排生产Ⅰ、Ⅱ两种产品,已知生产单位产品所需的设备台时及A、B两种原材料的消耗,如表1-1所示。
资源产品ⅠⅡ拥有量设备 1 2 8台时原材料A40 16kg原材料B0 4 12kg续例1该工厂•每生产一件产品Ⅰ可获利2元,•每生产一件产品Ⅱ可获利3元,•问应如何安排计划使该工厂获利最多?如何用数学关系式描述这问题,必须考虑称它们为决策变量。
产品的数量,分别表示计划生产设II I,,21x x ∙12416482212121≤≤≤+∙x ;x ;x x ,x ,x 这是约束条件。
即有量的限制的数量多少,受资源拥生产021≥∙x ,x ,即生产的产品不能是负值这是目标。
最大如何安排生产,使利润,∙数学模型⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤≤++=0124164823221212121x ,x x x x x :x x z max 约束条件目标函数例2. 简化的环境保护问题靠近某河流有两个化工厂(见图1-1),流经第一化工厂的河流流量为每天500万立方米,在两个工厂之间有一条流量为每天200万立方米的支流。
运筹学》期末试卷(B)参考答案
一、单选题(共10分,每小题 1 分,将你认为正确的选择填入下表的相应空格中)
1、长度分别为20,12,30,8分钟的四段乐曲A,B,C,D,存入一盒磁带,使平均收听每段乐曲时间最短的次序是 (1) 。
A. D,B,A,C
B. B,D,C,A
C. A,B,C,D
D. D,C,B,A
2、线性规划问题:Min S = 6x
1+4x
2
,两个不等式约束是:2x
1
+x
2
≥1, 3x
1
+4x
2
≥3,
两个决策变量都有非负约束的最优解是 (2) 。
A.x
1=-1,x
2
=3 B. x
1
=0.5, x
2
=0 C. x
1
=0 , x
2
=1
D. x
1
=0.2, x
2
=0.6
3、“OR”是 (3) 的缩写。
A.线性规划
B.运筹学
C.对策论
D.开放系统研究所
4、下列关于图的最短路(SP)问题的以下叙述中 (4) 是错误的。
A.SP一定存在
B.SP一定唯一的
C. SP上无圈
D.SP可能有一条以上
5、在最短路问题中,为了求出某结点到终点的最短路,必须知道它可直接到达的(5)的最短路
A、下一个结点到终点
B、所有的结点到终点
C、上一个结点到起点
D、所有的结点到起点
6、求一个带权连通图的最小生成树的常用方法有普莱姆算法和 (6) 算法。
A. 单纯形
B.丹希格
C.避圈
D.欧拉
7、对产量大于销量的运输问题,以下关于虚设销地的说法不正确的是 (7) 。
A.可以虚设一个销地来求解
B.它的销量=总产量-总销量
C.它和某一个产地的单位运价可能为正
D.它和任一个产地的单位运价为0
8、一个有p个节点,q条边的带权连通图的最小生成树为T,T有 (8) 条边。
A.p
B.p-1
C.p-1
D.q+1
9、“线性规划”问题要求: (9) 是线性的。
A.目标函数
B.约束
C.约束、目标函数都
D.决策变量
10、我国 (10) 代著名的“丁渭修皇宫”和“沈括运粮”都是体现我国古代朴素运筹思想的范例。
A.唐
B.明
C.清
D.宋
二、判断题(共10分,每小题1分,选择“√”或“×”填入下表的相应空格中)
1、单纯形法解线性规划问题时值为0的变量未必是非基变量。
2、所有决策变量都有非负约束的线性规划问题的最优值Min Z≥0。
3、产销平衡而且产销量都是非负整数的运输问题中用最小元素法求出的初始基可行解未必是整数解。
4、最短路问题中如各边的长的最小值为M,边长为M的边有2条,则最短路中必含这两条。
5、决策变量都有非负约束的线性规划问题的对偶规划的约束一定都是“≤”的。
6、用弦线法求函数f(x)在区间[a,b]中的零点时固定选择从有f ”(x)·f(x)>0的一端出发画弦线。
7、有20个结点的带权连通图的最小生成树所含的边一定少于19条。
8、所有非基变量的检验数全为正为零的运输问题的最优解可能不止一个。
9、系数矩阵、常数项矩阵、目标函数系数矩阵中的数全是整数的线性规划问题的最优解一定是整数解。
10、一个矩阵对策问题的赢得矩阵为A=(a ij ),一定有不等式ij
i
j ij j i a max
min a min max 。
三、填空题(共10分,每空1分)
1 、约束条件为: x 1+2x 2≤5 的线性规划问题要用单纯形法求解时要化为标准型,需添加
x 1+2x 2≥0.3 ___2____个松弛变量,____2__个剩余变量。
s.t. 3x 1+4x 2≤5 2x 1+ x 2≥0.5 x 1,x 2≥0
2、找PERT 图关键路径时,必须求出每个结点的_缓冲时间_,求它的时候要先确定它的_最早完成_时间和_最晚完成_时间。
3、 用表上作业法求解运输问题时如果某个运输方案检验数全部是_非负的_,则得到最优解。
4、 求最小的线性规划问题的可行域无界,则它_不一定有_有限的最优解。
当可行域有界,则它_必有_有限的最优解
5、 在[2,3]区间上用0.618法求单峰的f(x)最大值的时候,先要求在_2.618_点处f(x)的值,再求出对称的_2.382_点处f(x)的值,比较后收缩搜索区间。
四、简答题:(共 20 分,每小题5分) 1、写出线性规划问题(P)的对偶问题(D)
Min W=60x 1+10x 2+20x 3 答: Max Z =2x 1-x 2+x 3
3x 1+ x 2+ x 3 ≥ 2 3x 1+ x 2+ x 3 ≤ 60
s.t. x 1- x 2+ x 3 ≥-1 s.t. x 1- x 2+2x 3 ≤ 10
x 1+2x 2- x 3 ≥ 1 x 1+ x 2- x 3 ≤ 20 x 1 ,x 2 ,x 3 ≥ 0 x 1 ,x 2 ,x 3 ≥ 0
2、文印室接到需要印刷的六本教材A 、B 、C 、D 、E 和F ,按内容及印刷数量知它们的
序,使这六本教材总化费的时间最少。
答:最佳顺序为: F → C → D → B → E → A
3、求益损矩阵为 的二人矩阵对策的最优纯策略。
答:
ij
i
j
ij j
i
a max
min a min
max =
,∴它有最优纯策略,是α2,β2
⎪⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛----725201715
五、(10分)
已知有六个村庄,相互间道路的距离如图所示,已知各村庄的小学生数为:A 村50人,B 村40人,C 村40人,D 村60人,E 村50人,F 村90人。
现六村决定合建一所小学,问小学应建在哪村,才能使学生上学所走的总路程最短?
六、(8分)
A 、
B 、
C 、
D 、
E 、
F 分别代表陆地和岛屿,1、2、3……14表示桥梁及其编号。
若河两岸分别敌对的双方部队占领,问至少应切几座桥梁(具体指出编号)才能达到阻止对方部队过河的目的,试用图论方法进行分析。
(提示:以陆地为点,桥梁为弧,两点之间的桥梁数为弧的容量。
) 七、(12分)
A
F
设有三个化肥厂供应四个地区的农用化肥。
各化肥的年产量,各地区的需求量,化肥的运价如下表所示,请写出产销平衡运输表。