运筹学经典讲义第10次(1)
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OPERATIONS RESEARCH运筹学Ⅰ——怎样把事情做到最好第一章绪论♦1.1题解Operations 汉语翻译工作、操作、行动、手术、运算Operations Research日本——运用学港台——作业研究中国大陆——运筹学Operational Research原来名称,意为军事行动研究——历史渊源绪论♦1.2 运筹学的历史早期运筹思想:田忌赛马丁渭修宫沈括运粮Erlang 1917 排队论Harris 1920 存储论Levinson 1930 零售贸易康脱洛维奇1939 LP绪论♦1.2运筹学的历史军事运筹学阶段德军空袭防空系统Blackett运输船编队空袭逃避深水炸弹轰炸机编队绪论♦1.2运筹学的历史管理运筹学阶段战后人员三分:军队、大学、企业大学:课程、专业、硕士、博士企业:美国钢铁联合公司英国国家煤炭局运筹学在中国:50年代中期引入华罗庚推广优选法、统筹法中国邮递员问题、运输问题1.3学科性质▪应用学科▪Morse&Kimball定义:运筹学是为决策机构在对其控制的业务活动进行决策时提供的数量化为基础的科学方法。
▪Churchman定义:运筹学是应用科学的方法、技术和工具,来处理一个系统运行中的问题,使系统控制得到最优的解决方法。
▪中国定义:运筹学是应用分析、试验、量化的方法,对经济管理系统中人力、物力、财力等资源进行统筹安排,为决策者提供有依据的最优方案,以实现最有效的管理。
1.4定性与定量♦例:店主进货♦两者都是常用的决策方法♦定性是基础,定量是工具,定量为定性服务。
♦定性有主观性也有有效性,定量有科学性也有局限性。
管理科学的发展,定量越来越多。
但定量不可替代定性。
1.5运筹学的模型♦模型:真实事物的模仿,主要因素、相互关系、系统结构。
♦形象模型:如地球仪、沙盘、风洞♦模拟模型:建港口,模拟船只到达。
学生模拟企业管理系统运行。
♦数学模型:用符号或数学工具描述现实系统。
运筹管理M B A运筹学讲义集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#MBA运筹学讲义运筹学是一门应用科学,它广泛应用现代科学技术知识、用定量分析的方法,解决实际中提出的问题,为决策者选择最优决策提供定量依据。
运筹学的核心思想是建立在优化的基础上。
例如,在线性规划中体现为两方面:(1)对于给定的一项任务,如何统筹安排,使以最少的资源消耗去完成(2)在给定的一定数量的资源条件下,如何合理安排,使完成的任务最多运筹学解决问题的主要方法是用数学模型描述现实中提出的决策问题,用数学方法对模型进行求解,并对解的结果进行分析,为决策提供科学依据。
随着计算机及计算技术的迅猛发展,目前对运筹学的数学模型的求解已有相应的软件。
因此,在实际求解计算时常可借助于软件在计算机上进行,这样可以节省大量的人力和时间。
第一部分线性规划内容框架LP问题基本概念数学模型可行解、最优解LP问题解的概念基本解、基可行解提出基本最优解基本方法图解法原始单纯形法单纯形法大M法人工变量法对偶单纯形法两阶段法对偶理论进一步讨论灵敏度分析──参数规划*在经济管理领域内应用运输问题(转运问题)特殊的LP问题整数规划多目标LP问题*第一部分线性规划(Linear Programming)及其应用第一章 LP问题的数学模型与求解§1 LP问题及其数学模型(一)引例1(生产计划的问题)某工厂在计划期内要安排生产Ⅰ、Ⅱ的两种产品,已知生产单位产品所需的设备台时,A、B两种原材料的消耗以及每件产品可获的利润如下表所示。
问应如何安排计划使该工厂获利最多该问题可用一句话来描述,即在有限资源的条件下,求使利润最大的生产计划方案。
解:设x1,x2分别表示在计划期内生产产品Ⅰ、Ⅱ的产量。
由于资源的限制,所以有:机器设备的限制条件:x1+2x2≤8原材料A的限制条件: 4x1≤16 (称为资源约束条件)原材料B的限制条件: 4x2≤12同时,产品Ⅰ、Ⅱ的产量不能是负数,所以有x 1≥0,x2≥0 (称为变量的非负约束)显然,在满足上述约束条件下的变量取值,均能构成可行方案,且有许许多多。
《管理运筹学》1、运筹学的工作步骤(1)提出和形成问题.(2)建立模型.(3)求解.(4)解的检验.(5)解的控制.(6)解的实施.2、运筹学模型三种基本形式:(1)形象模型(2)模拟模型(3)符号或数学模型构模的五种方法和思路: (1)直接分析法 (如线性规划)(2)类比法(手机的普及与电视机的普及)(3)数据分析法(如汽车销售量预测模型)(4)试验分析法(销售量与价格之间的关系模型)(5)想定(构想)法(销售与心理)3、如何将线性规划问题的一般形式化为标准形式:1.如果问题是求目标函数的最小值,求min f=∑Cjxj则可先将目标函数乘(-1),化为求极大值问题,即求 max Z=-f=-∑Cjxj2.如果有某个bk≤0,则可将该等式两边均乘以(-1),使右端常数项bk=-bk≥03.如果第k个约束条件是∑akjxj≤bk,引入松弛变量sk≥0 , 将它写成∑akjxj+sk=bk如果第l个约束条件是∑aljxj≥bl则引入剩余变量(也可称为松弛变量)sl≥0,将它写成∑aljxj—sl=bl 且使松弛变量和剩余变量在目标函数中的系数为零。
4.如果对某个变量xj没有非负限制(这种变量称为自由变量或无约束变量),则引进两个非负变量xj′,xj″,令xj=xj′-xj″代人目标函数和约束条件中,可将它化为对全部变量都有非负限制的问题。
4、①目标函数为变量的线性函数,约束条件也为变量的线性等式或不等式的模型称之为线性规划。
②如果目标函数是变量的非线性函数,或约束条件中含有变量非线性的等式或不等式的数学模型则称之为非线性规划。
③满足所有约束条件的解称为该线性规划的可行解。
④把使得目标函数值最大(即利润最大)的可行解称为该线性规划的最优解,此目标函数值称为最优目标函数值,简称最优值5、图解法的启示1.最优解:如果某一个线性规划问题有最优解,则一定有一个可行域的顶点对应一个最优解。
(一般为封闭可行域凸集)2.无穷多个最优解:若将上例中的目标函数变为求maxZ=50x1+50x2则代表目标函数的直线平移到最优位置后将和直线x1+x2=300重合。
管理运筹学讲义运输问题引言在现代社会,运输问题是管理运筹学中的一个重要问题。
无论是物流行业还是供应链管理,运输问题都是必不可少的一环。
运输问题的解决可以帮助企业有效地规划和管理物流流程,降低运输成本,提高运输效率。
本文将介绍管理运筹学中的运输问题,包括问题的定义、数学模型、常用的解决方法以及在实际应用中的案例分析。
运输问题的定义在管理运筹学中,运输问题是指在给定的供应点和需求点之间,如何分配物品的问题。
通常,问题的目标是找到一种分配方案,使得总运输成本最小。
运输问题可以抽象成一个图模型,其中供应点和需求点之间的路径表示运输线路,路径上的边表示运输的数量和成本。
每个供应点和需求点都有一个需求量或供应量。
问题的目标是找到一种分配方案,使得满足所有需求量的同时最小化总运输成本。
数学模型运输问题可以用线性规划来建模。
假设有m个供应点和n个需求点,每个供应点的供应量为si,每个需求点的需求量为dj。
定义xij为从供应点i到需求点j 的运输量,则运输问题的数学模型可以形式化表示为如下线性规划问题:minimize ∑(i=1 to m)∑(j=1 to n) cij * xijsubject to∑(j=1 to n) xij = si, for all i = 1,2,...,m∑(i=1 to m) xij = dj, for all j = 1,2,...,nxij >= 0, for all i = 1,2,...,m and j = 1,2,...,n其中cij表示从供应点i到需求点j的运输成本。
解决方法针对运输问题,常用的解决方法有以下几种:1. 单纯形法单纯形法是一种用于解决线性规划问题的常用方法。
对于运输问题,可以通过将其转化为标准的线性规划问题,然后使用单纯形法来求解最优解。
2. 匈牙利算法匈牙利算法是一种经典的图论算法,可以用于解决运输问题。
算法的核心思想是通过不断寻找增广路径来寻找最大匹配。
第一章绪论一运筹学的发展历史1学科起源:二战期间英美等国军事部门集中多学科人员,研究提高武器系统效能,如反空袭雷达控制系统,使雷达和高炮相配合。
诺将物理学家布莱克特(Blackett)领导研究小组“Operational Research”,多学科构成(布莱克特马戏团)。
战争结束后专家转移到企业和院校——学科形成。
2我国古代的运筹思想:齐王赛马——齐王“上中下”,田忌“下上中”丁渭修皇宫——北宋真宗宰相丁渭(澶chan州之盟的主和派),主持皇宫失火后的修复。
宫前大街取土、引汴河运料、完工后回填废土。
3我国近代以来:50年代开始钱学森、许志国等引进运筹学理论,华罗庚教授回国后从事优选法和统筹法研究推广(烧茶壶的故事)4翻译:来自汉高祖“夫运筹帷幄之中,决胜千里之外,吾不如子房;填国家,抚百姓,给饷馈,不绝粮道,吾不如萧何;连百万之众,战必胜,攻必取,吾不如韩信。
”台湾地区直译为“运作研究”。
二运筹学的特点运筹学存在多种定义,如“依照给定目标和条件,从众多方案中选择最优方案的最优化技术”,学科特点:最优化、定量化1 多种专家的协作2 科学的方法:从实际情况出发,通过假设的模型打到一个符合实际的结论3 目的在于解决实际问题。
4 需要系统的信息资料5 需要建立模型——运筹学的核心问题就是通过合适的模型分析系统的未来情况6 对于复杂问题,需要计算机三运筹学的模型运筹学的主要特点是通过模型来描述和分析所认定范围内的系统状态。
分析过程包括:1 系统分析和问题描述。
认定问题的实质——社会经济问题复杂性、不可重复性,不同于具有可控性的物理模型(提高企业效益:开发市场?增加设备?加强研发?)。
明确系统的主要目标(利润最大化、市场占有率最大化、销售收入最大化?GDP增长、可持续协调增长?)、找出系统主要变量和参数、变化范围、相互关系及其对目标的影响。
分析问题的可行性:技术可行性—有无现成的运筹学方法?经济可行性—研究的成本和预期的效果,考虑运筹决策的时间和代价,要对研究问题的深度和广度作出一定限制操作可行性—研究人员的配备2 建立数学模型——要尽可能简单;要能完整的描述所研究的系统。
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。
运筹学基础(中文版第10版)哈姆迪塔哈课后习题答案解析第一章线性规划模型1.1 线性规划的基本概念1.请解释线性规划模型的基本要素以及线性规划模型的一般形式。
答:- 线性规划模型的基本要素包括决策变量、目标函数、约束条件。
- 线性规划模型的一般形式如下:Max/Min Z = c₁x₁ + c₂x₂ + ... + cₙxₙSubject to:a₁₁x₁ + a₁₂x₂ + ... + a₁ₙxₙ ≤ b₁a₂₁x₁ + a₂₂x₂ + ... + a₂ₙxₙ ≤ b₂...aₙ₁x₁ + aₙ₂x₂ + ... + aₙₙxₙ ≤ bₙx₁, x₂, ..., xₙ ≥ 01.2 线性规划模型的几何解释1.请说明线性规划模型的几何解释。
答:线性规划模型在几何上可以表示为一个多维空间中的凸多面体(可行域),目标函数为该多面体上的一条直线,通过不同的目标函数系数向量c,可以得到相应的最优解点。
通过多面体的边界和顶点,可以确定最优解点的位置。
如果可行域是无限大的,则最优解点可以在其中的任何位置。
1.3 线性规划模型求解方法1.简要说明线性规划模型的两种求解方法。
答:线性规划模型可以通过以下两种方法进行求解: - 图形法:根据可行域的几何特征,通过图形方法确定最优解点的位置。
- 单纯形法:通过迭代计算,逐步靠近最优解点。
单纯形法是一种高效的求解线性规划问题的方法。
第二章单变量线性规划2.1 单变量线性规划模型1.请给出单变量线性规划模型的一般形式。
答:Max/Min Z = cxSubject to:ax ≤ bx ≥ 02.2 图形解法及其应用1.请解释图形解法在单变量线性规划中的应用。
答:图形解法可以直观地帮助我们确定单变量线性规划模型的最优解。
通过绘制目标函数和约束条件的图像,可以确定最优解点的位置。
对于单变量线性规划模型,图形解法特别简单,只需要绘制一条直线和一条水平线,求解它们的交点即可得到最优解点的位置。
运筹学讲义《管理运筹学》1、运筹学的工作步骤(1)提出和形成问题.(2)建立模型.(3)求解.(4)解的检验.(5)解的控制.(6)解的实施.2、运筹学模型三种基本形式:(1)形象模型(2)模拟模型(3)符号或数学模型构模的五种方法和思路: (1)直接分析法 (如线性规划)(2)类比法(手机的普及与电视机的普及)(3)数据分析法(如汽车销售量预测模型)(4)试验分析法(销售量与价格之间的关系模型)(5)想定(构想)法(销售与心理)3、如何将线性规划问题的一般形式化为标准形式:1.如果问题是求目标函数的最小值,求min f=∑Cjxj则可先将目标函数乘(-1),化为求极大值问题,即求 max Z=-f=-∑Cjxj2.如果有某个bk≤0,则可将该等式两边均乘以(-1),使右端常数项bk=-bk≥03.如果第k个约束条件是∑akjxj≤bk,引入松弛变量sk≥0 , 将它写成∑akjxj+sk=bk如果第l个约束条件是∑aljxj≥bl则引入剩余变量(也可称为松弛变量)sl≥0,将它写成∑aljxj—sl=bl 且使松弛变量和剩余变量在目标函数中的系数为零。
4.如果对某个变量xj没有非负限制(这种变量称为自由变量或无约束变量),则引进两个非负变量xj′,xj″,令xj=xj′-xj″代人目标函数和约束条件中,可将它化为对全部变量都有非负限制的问题。
4、①目标函数为变量的线性函数,约束条件也为变量的线性等式或不等式的模型称之为线性规划。
②如果目标函数是变量的非线性函数,或约束条件中含有变量非线性的等式或不等式的数学模型则称之为非线性规划。
③满足所有约束条件的解称为该线性规划的可行解。
④把使得目标函数值最大(即利润最大)的可行解称为该线性规划的最优解,此目标函数值称为最优目标函数值,简称最优值5、图解法的启示1.最优解:如果某一个线性规划问题有最优解,则一定有一个可行域的顶点对应一个最优解。
(一般为封闭可行域凸集)2.无穷多个最优解:若将上例中的目标函数变为求maxZ=50x1+50x2则代表目标函数的直线平移到最优位置后将和直线x1+x2=300重合。
运筹学讲义引言1.年轻的学科:20世纪30年代,英国,美国,加拿大等在防空作战研究上提出的一种方法。
当时叫operational research,缩写为O.R. 是一门年轻的学科。
我国是在56年在中科院力学研究所成立运筹小组,80年成立运筹学会。
2。
应用数学:包括小到日常生活,如出门买东西的线路选择,大到国民经济建设优化组合,无处不在。
例如,我国北宋时代,丁渭修皇宫P 1。
3。
讲授内容:ch1.§1~5;ch3; ch7;ch8;ch12;ch13.第一章 线性规划及单纯型法运筹学的一大分支是数学规划,而线性规划又是数学规划的重要组成部分。
线性规划(linear programming 简写LP )也是运筹学最基本的内容。
相对于其他运筹学分支,LP 理论完善,方法简单,应用广泛,是任何运筹分支首先要阐明的基本知识。
§1 LP 问题及其数学模型 一. 问题的提出及建模例1 美佳公司计划制造Ⅰ,Ⅱ两种家电产品。
已知各制造一件事分别占用的设备A ,B 的台时、调试时间、调试工序及每天可用于这两种家电的能力、各出售一件时的获利情况,如表1-1所示。
问该公司应各制造两种家电各多少件,使获利最大?解:设制造Ⅰ,Ⅱ产品数量为1x ,2x .则利润 z=21x +2x问题是:在现有设备、调试能力的限制下,如何确定产量1x ,2x .可使利润最大? 我们把它数学化:目标函数:z max =21x +2x约 束条件⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤+≤+≤)4(0,)3(5)2(2426)1(1552121212x x x x x x x其中(1)~(3)资源限制,(4)为非负限制。
下面从数学的角度来归纳线性规划的模型特点:(1) 每一个问题都有一组变量——称之为决策变量,一般记为1x ,2x …n x 。
对决策变量的每一组值:Tn x x x ),,()0()0(2)0(1 代表了一种决策方案。
通常要求决策变量取值非负,即0≥j x (j =1,2,…n ).非负约束调试能力限制 设备A 的限制设备B 的限制(2)每个问题都有决策变量须满足的一组约束条件——线性的等式或不等式。