运筹学基础及应用第四版胡运权主编课后练习答案
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运筹学基础及应用 习题解答习题一 P46 1.1 (a)该问题有无穷多最优解,即满足210664221≤≤=+x x x 且的所有()21,x x ,此时目标函数值3=z 。
(b)用图解法找不到满足所有约束条件的公共围,所以该问题无可行解。
1.2(a) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=1000030204180036312A4最优解()T x 0,0,7,0,10,0=。
(b) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎭⎫⎝⎛=21224321A最优解Tx ⎪⎭⎫⎝⎛=0,511,0,52。
1.3(a)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+8259432121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,1x ,最大值235=z(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式 ⎩⎨⎧=++=+++++=825943 ..00510 max 4213214321x x x x x x t s x x x x z则43,P P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()8,9,0,0=x ,由此列出初始单纯形表 21σσ>。
5839,58min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ02>σ,2328,1421min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ0,21<σσ,表明已找到问题最优解0 , 0 , 231,4321====x x x x 。
最大值 235*=z (b)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+524262121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,27x ,最大值217=z(2) 单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式1234523124125max 2000515.. 62245z x x x x x x x s t x x x x x x =+++++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩21=+x x 2621+x x则3P ,4P ,5P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()0,0,15,24,5x =,由此列出初始单纯形表21σσ>。
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(2)等值线为图中虚线部分。
(3)由图2-1可知,最优解为B 点,最优解 x =12, x = 15 1727图2-1;最优目标函数值 69。
72.解:(1)如图2-2所示,由图解法可知有唯一解 ⎧x 1 = 0.2,函数值为3.6。
⎩x 2图2-2(2)无可行解。
(3)无界解。
(4)无可行解。
⎨ (5)无穷多解。
⎧x = (6)有唯一解 ⎪ 1⎪ 203 ,函数值为 92 。
8 3 x = ⎪⎩ 2 33.解: (1)标准形式max f = 3x 1 + 2x 2 + 0s 1 + 0s 2 + 0s 39x 1 + 2x 2 + s 1 = 303x 1 + 2x 2 + s 2 = 13 2x 1 + 2x 2 + s 3 = 9x 1, x 2 , s 1, s 2 , s 3 ≥ 0(2)标准形式min f = 4x 1 + 6x 2 + 0s 1 + 0s 23x 1 - x 2 - s 1 = 6 x 1 + 2x 2 + s 2 = 10 7x 1 - 6x 2 = 4x 1, x 2 , s 1, s 2 ≥ 0(3)标准形式min f = x 1' - 2x 2' + 2x 2'' + 0s 1 + 0s 2-3x 1 + 5x 2' - 5x 2'' + s 1 = 70 2x 1' - 5x 2' + 5x 2'' = 50 3x 1' + 2x 2' - 2x 2'' - s 2 = 30 x 1', x 2' , x 2'' , s 1, s 2 ≥4.解: 标准形式max z = 10x 1 + 5x 2 + 0s 1 + 0s 23x 1 + 4x 2 + s 1 = 9 5x 1 + 2x 2 + s 2 = 8 x 1, x 2 , s 1, s 2 ≥ 0≤松弛变量(0,0)最优解为 x 1 =1,x 2=3/2。
运筹学基础及应用 习题解答习题一 P46 1。
1 (a)该问题有无穷多最优解,即满足210664221≤≤=+x x x 且的所有()21,x x ,此时目标函数值3=z . (b )用图解法找不到满足所有约束条件的公共范围,所以该问题无可行解。
1.2(a) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=1000030204180036312A4最优解()T x 0,0,7,0,10,0=。
(b) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21224321A最优解Tx ⎪⎭⎫⎝⎛=0,511,0,52。
1。
3(a )(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+8259432121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,1x ,最大值235=z(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式⎩⎨⎧=++=+++++=825943 ..00510 max 4213214321x x x x x x t s x x x x z则43,P P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()8,9,0,0=x ,由此列出初始单纯形表 21σσ>。
5839,58min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ02>σ,2328,1421min =⎪⎭⎫⎝⎛=θ0,21<σσ,表明已找到问题最优解0 , 0 , 23 1,4321====x x x x 。
最大值 235*=z(b)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+524262121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,27x ,最大值217=z(2) 单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式1234523124125max 2000515.. 62245z x x x x x x x s t x x x x x x =+++++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩21=+x x 2621+x x则3P ,4P ,5P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()0,0,15,24,5x =,由此列出初始单纯形表21σσ>。
运筹学基础及应用 习题解答习题一 P46 1.1 (a)该问题有无穷多最优解,即满足210664221≤≤=+x x x 且的所有()21,x x ,此时目标函数值3=z 。
(b)用图解法找不到满足所有约束条件的公共范围,所以该问题无可行解。
1.2(a) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=1000030204180036312A4最优解()T x 0,0,7,0,10,0=。
(b) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎭⎫⎝⎛=21224321A最优解Tx ⎪⎭⎫⎝⎛=0,511,0,52。
1.3(a)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+8259432121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,1x ,最大值235=z(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式 ⎩⎨⎧=++=+++++=825943 ..00510 max 4213214321x x x x x x t s x x x x z则43,P P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()8,9,0,0=x ,由此列出初始单纯形表 21σσ>。
5839,58min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ02>σ,2328,1421min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ0,21<σσ,表明已找到问题最优解0 , 0 , 231,4321====x x x x 。
最大值 235*=z (b)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+524262121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,27x ,最大值217=z(2) 单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式1234523124125max 2000515.. 62245z x x x x x x x s t x x x x x x =+++++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩21=+x x 2621+x x则3P ,4P ,5P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()0,0,15,24,5x =,由此列出初始单纯形表21σσ>。
运筹学基础及应用 习题解答习题一 P46 1.1 (a)该问题有无穷多最优解,即满足210664221≤≤=+x x x 且的所有()21,x x ,此时目标函数值3=z 。
(b)用图解法找不到满足所有约束条件的公共范围,所以该问题无可行解。
1.3 (a)4(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+8259432121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,1x ,最大值235=z(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式 ⎩⎨⎧=++=+++++=825943 ..00510 max 4213214321x x x x x x t s x x x x z则43,P P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()8,9,0,0=x ,由此列出初始单纯形表21σσ>。
5839,58min =⎪⎭⎫⎝⎛=θ02>σ,2328,1421min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ 新的单纯形表为0,21<σσ,表明已找到问题最优解0 , 0 , 231,4321====x x x x 。
最大值 235*=z (b) (1) 图解法\\最优解即为⎩⎨⎧=+=+524262121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,27x ,最大值217=z(2) 单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式1234523124125max 2000515.. 62245z x x x x x x x s t x x x x x x =+++++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩则3P ,4P ,5P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()0,0,15,24,5x =,由此列出初始单纯形表21=+x x 2621+x x21σσ>。
245min ,,461θ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭02>σ,1533min ,24,522θ⎛⎫== ⎪⎝⎭新的单纯形表为0,21<σσ,表明已找到问题最优解11x =,27 2x =,3152x =,40x =,50x =。
运筹学基础及应用第四版胡运权主编课后练习答案一、线性规划1. 求解下列线性规划问题:max z = 3x1 + 2x2s.t.2x1 + x2 ≤ 8x1 + 2x2 ≤ 6x1, x2 ≥ 0答案:首先将约束条件化为标准形式,得到:max z = 3x1 + 2x2 + 0s1 + 0s2s.t.2x1 + x2 + s1 = 8x1 + 2x2 + s2 = 6x1, x2, s1, s2 ≥ 0通过单纯形法求解,得到最优解为:x1 = 2, x2 = 2,最优值为8。
2. 求解下列线性规划问题的对偶问题:min z = 2x1 + 3x2s.t.x1 + 2x2 ≥ 42x1 + x2 ≥ 6x1, x2 ≥ 0答案:原问题的对偶问题为:max z' = 4y1 + 6y2s.t.y1 + 2y2 ≤ 22y1 + y2 ≤ 3y1, y2 ≥ 0通过单纯形法求解,得到最优解为:y1 = 1, y2 = 1,最优值为10。
二、非线性规划1. 求解下列非线性规划问题:min f(x) = x^2 + 2x + 3s.t.x ∈ [0, 4]答案:首先求导数,得到f'(x) = 2x + 2。
令导数等于0,得到x = -1。
由于x ∈ [0, 4],所以只需考虑x = 0和x = 4。
计算f(0) = 3,f(4) = 31。
因此,最小值为3,对应的x = 0。
2. 求解下列非线性规划问题:max f(x) = x^3 - 3x^2 + 4s.t.x ∈ [0, 3]答案:首先求导数,得到f'(x) = 3x^2 - 6x。
令导数等于0,得到x = 0或x = 2。
计算f(0) = 4,f(2) = 2,f(3) = 2。
因此,最大值为4,对应的x = 0。
三、整数规划1. 求解下列整数规划问题:max z = 3x1 + 2x2s.t.x1 + 2x2 ≤ 8x1, x2 ∈ Z答案:通过分支定界法求解,得到最优解为:x1 = 2, x2 = 3,最优值为10。
运筹学基础及应用 习题解答习题一 P46 1.1 (a)该问题有无穷多最优解,即满足210664221≤≤=+x x x 且的所有()21,x x ,此时目标函数值3=z 。
(b)用图解法找不到满足所有约束条件的公共范围,所以该问题无可行解。
1.2(a) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=1000030204180036312A4最优解()T x 0,0,7,0,10,0=。
(b) 约束方程组的系数矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21224321A最优解Tx ⎪⎭⎫⎝⎛=0,511,0,52。
1.3(a)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+8259432121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,1x ,最大值235=z(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式⎩⎨⎧=++=+++++=825943 ..00510 max 4213214321x x x x x x t s x x x x z则43,P P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()8,9,0,0=x ,由此列出初始单纯形表 21σσ>。
5839,58min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=θ02>σ,2328,1421min =⎪⎭⎫⎝⎛=θ0,21<σσ,表明已找到问题最优解0 , 0 , 23 1,4321====x x x x 。
最大值 235*=z(b)(1) 图解法最优解即为⎩⎨⎧=+=+524262121x x x x 的解⎪⎭⎫⎝⎛=23,27x,最大值217=z(2) 单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式1234523124125max 2000515.. 62245z x x x x x x x s t x x x x x x =+++++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩21=+x x 2621+x x则3P ,4P ,5P 组成一个基。
令021==x x得基可行解()0,0,15,24,5x =,由此列出初始单纯形表21σσ>。
运筹学基础及应用习题解答z 3。
(b)用图解法找不到满足所有约束条件的公共范围,所以该问题无可行解。
(a)约束方程组的系数矩阵12 3 6 3 0A 8 1 4 0 23 0 0 0 0基基解是否基可行解目标函数值X1 X2 X3 X4 X5 X6P1 P2 P3163 7-60 0 0否P1 P2 P4 0 10 0 7 0 0 是10P1 P2 P50 3 0 0 72是 3习题一P46x i1-的所有X i,X2,此时目标函数值o(b)约束方程组的系数矩阵A 12 3 4A2 2 12⑻(1)图解法基 基解 是否基可行解 目标函数值X 1X 2X 3X 4P 1P 24 11否"2P 1P 3 2 0 110 是435 ~5~5P 1P 4111否—36P 2P 312是52P 2P 41否22P 3P 40 0 1 1是5最优解xT2 11 5吋omax z 10x 1 5x 2 0x 3 0x 4 3x i 4X 2 X 3st. 5x 1 2x 2 x 48 9 8 12。
min—,— — 5 3 5C j 105 0 0 C B基b X 1X 2X 3X 421143 0 X 3— 1—"5"5582110X 11C j 105 0 0 C B 基bX 1 X 2 X 3 X 4 0 X 3 9 341 0 0X 48[5] 20 1 C j Z j105令 X iX 20,0,9,8,由此列出初始单纯形表最优解即为3x1 4x2 9的解x5x 1 2x 2 81,-,最大值z 竺 2 2(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式则P 3,P 4组成一个基。
得基可行解xC j Z j0 1221 8320,min14 22新的单纯形表为C j 105 0 0 C B基b X 1X 2X 3X 435 3 5X 2— 01— —2141410X 11121—7525c jZ j14 143*35x i 1, x 2 - , X 3 0, X 4 0。
最大值 z —2 25x 2 x 3 15 st. 6x 1 2x 2 X 4 24X i X 2 X 55表明已找到问题最优解最优解即为6x 1 x i2X2 24的解x x 2 5I ,最大值z 号(2)单纯形法首先在各约束条件上添加松弛变量,将问题转化为标准形式max z 2x 1 x 2 0x 3 0x 40x 5(b则R , F 4, F 5组成一个基。
令X 1 X 2得基可行解x 0,0,15,24,5,由此列出初始单纯形表新的单纯形表为C B基bX 1X 2X 3X 4X 50 X 3 15 0 5 1 0 0 0 X 4 24 ⑹ 2 0 1 0 0 X 55111C j 2 10 0 02 10 0 0C j Z j C j2 1 00 0CB基bX 1X 2X 3X 4X 551X 315111 ——2X 443621X 510 —0 —136C jZ j1 01 0332 0,1 2。
min ,24,5 4 6 115 3 min —,24,— 5 2在约束条件中添加松弛变量或剩余变量,且令X 2 X 2 X 2 X 2 0,X 2 00 X sC j Z j1 41 40 0 0 -42_ 1 0,表明已找到问题最优解X 11, X 227一 ,X 3 215 —,X 40, X s 0。
最大2 X3 X 3, z' z该问题转化为max z' 3X 1 X 2 X 2 2X 3 0X 4 0X 5st.2x 1 3x 2 3x 2 4x 3 x 4 I 11I 4X 1 X 2 X 2 2X 3 X sI 11 I3x 1 x 2 x 2 3x 3 6IMI12其约束系数矩阵为在A 中人为地添加两列单位向量P 7,P 8令 max z'3X 1 X 2 X 20x 4 0X 5 M X 6 Mx y(b)在约束条件中添加松弛变量或剩余变量,且令X 3X 3 X 3 X 3 0,X 3 0 z' z该问题转化为X i , X 2, X 3, X 3, X 4, X 5其约束系数矩阵为表在上述线性规划问题中分别减去剩余变量x 4,x 6,x 8,再加上人工变量x 5, x 7,x 9,得max z 2x 1x 22x 30x 4Mx 50x 6Mx 70x 8Mx 9C j Z j3 7M 11 2 5M 0 M 0max z' 3x 15x 2X3X30x 40x 5st.X 1 2x 2 X 3I2x 1x 23x 3x-i x 25x 35X 3X 3 3x 3X 4 X51016在A 中人为地添加两列单位向量P 7,P 8令max 3X 15X 2X 3 X 30X 4 0X 5 M X 6 MX 7N X 2 X 3 X 4 X 52X I X 3 X 6 X 7 2 2X 2 X 3 X 8 X 9 0 X i ,X 2,X 3,X 4,X 5,X 6,X 7,X 8,X 9解2:两阶段法。
现在上述线性规划问题的约束条件中分别减去剩余变量X 4,X 6,X 8,再加上人工变量X 5,X 7,X 9,得第一阶段的数学模型s,t.由单纯形表计算结果可以看出,40且a i4 0(i 1,2,3),所以该线性规划问题有无界解C j 0 0 0 0 1 0 1 0 1C b 基 b X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9i1 X 5 6 1 1 1 1 1 0 0 0 06 1 X7 2 2 0 1 0 0 1 1 0 01 X 9 0 0[2]111C j Z j1311111 X 5 6 1 0 3/2 1 1 0 0 1/21/ 24 1 x 7 2 2 0 [1] 0 0 1 1 0 020 x 2 0 0 1 1/2 0 0 0 0 1/ 2 1/ 2C j Z j 15/2110 132 21 X 5 3 [4] 0 0 1 1 3/23/21/2 1/ 2 3/40 X 3 2 2 0 1 0 0 1 1 0 0 0 X 2 1 111/ 2 1/ 21/2 1/ 2C j Z j 00 1 0112 x 1 3/4 1 0 0 1/ 4 1/ 4 3/8 3/8 1/8 1/ 82 X3 7/2 0 0 1 1/ 2 1/2 1/4 1/4 1/41/41 x2 7/411/41/41/81/83/8 3/8据此可列出单纯形表0 0 0 0 1 0 1 0 1C j Z j3 7 7第一阶段求得的最优解 X *(―, —, —,0,0,0,0,0,0) T ,目标函数的最优值4 4 2 C j Z j2 1 2 0 0 0 0iC b 基bX 1X 2X 3X 4X 6X 82 X 1 3/4 1 0 0 1/4 3/81/82 X3 7/2 0 0 1 1/2 1/4 1/4 1 x 2 7/411/41/83/8因人工变量x 5x 7x 90,所以X (-,丄,丄,0,0,0,0,0,0) T是原线性规划问题的基可4 4 2行解。
于是可以进行第二阶段运算。
将第一阶段的最终表中的人工变量取消, 并填入原问题的目标函数的系数,进行第二阶段的运算,见下表。
现在上述线性规划问题的约束条件中分别减去剩余变量X 4, X 5,再加上人工变量 X 6, X 7,得第40且a i4 0(i 1,2,3),所以原线性规划问题有无界解。
在上述线性规划问题中分别减去剩余变量X 4,X 6, X 8,再加上人工变量X 5, X 7,X 9,得z 2x 4 3X 2 X 3 0X 4 0X 5 M X 6 M X 7X i 4X 2 2X 3 X 4 X 683X I 2X 2 X 5 X 7 6X i ,X 2,X 3,X 4,X 5,X 6,X 7,X 8,X 9 097。
X 存在非基变量检验数 3 0,故该线性规划问题有无穷多最优解。
C j Z j 0 5/43/8 9/8 C j2 1 2 0 M 0 M0 MC b 基 bX 1 X 2X 3X 4X 5X 6 X 7iM x 6 8 1[4] 2 1 0 1 0 2 Mx 7 632113C j Z j2 4M3 6M1 2M M M 0 03 x 2 2 1/4 1 1/2 1/4 0 1/4 0 8 M X 72[5/2] 01 1/2 1 1/2 14/55 5 “ 1 3 1M 3M 3C j Z j——M 0 M -M4 22 4 22 43 x 29/50 1 3/53/10 1 /10 3/10 1/102 X 4/512/51/52/51/52/5C j Z j 0 0 0 1/2 1/2 M 1/2 M 1/2其中 M 是一个任意大的正数。
据此可列出单纯形表由单纯形表计算结果可以看出,最优解* 4 9 TX (― , —,0,0,0,0,0) T,目标函数的最优解值5 5由表中计算结果可以看出,min s,t.*4 z 2 —3 55现在上述线性规划问题的约束条件中分别减去剩余变量 X 4, X 5,再加上人工变量 X 6, X 7,得第X i 4x 2 2x 3 X 4 X 683x i 2X 2 X 5 X 7 6第一阶段求得的最优解 0。
X l ,X 2,X 3,X 4,X 5,X 6,X 7,X 8,X 9 0据此可列出单纯形表以进行第二阶段运算。
将第一阶段的最终表中的人工变量取消, 并填入原问题的目标函数的一阶段的数学模型minX 6 X 7s,t,*49 TX (-,-,0,0,0,0,0),目标函数的最优值5 54 9 T0(一,,0,0,0,0,0)因人工变量x 6x 7z * 2 43 97。
由于存在非基变量检验数3 0,故该线性规划问题有无穷多最优55解。
表 1-23表由单纯形表计算结果可以看出,最优解X (4,-,0,0,0,0,0) T,目标函数的最优解值5 54 X3 14/15 4/15 0 1 2/15 15 0现在上述线性规划问题的约束条件中分别减去剩余变量X4, X5,再加上人工变量X6, X7,得第解: 先将问题改写为求目标函数极大化,并化为标准形式(a) 错误。
原问题存在可行解,对偶问题可能存在可行解,也可能无可行解。
(b) 错误。
线性规划的对偶问题无可行解,则原问题可能无可行解,也可能为无界解。
(C)错误。
(d)正确。
对偶单纯形法最后一个表为所求。
min z 2x 1 2X 2 4X 3max w 2y 13y25y 3X 1 3x 2 4x 32y 1 2y 2 y 3 st.2x 1 X 2 3x 3 y 4 3对偶问题为:3y 1 S ・t.y 2 4y 3X 1 4x 2 3x 3 5 4y 1 3y2 3y 32 y i 2 4习题二 P76 写出对偶问题X 1,X 2 0,X 3无约束z 5X 16X 23x 3X 1 2X 2 2x 3 5 X 1 5X 2 X 3 3 4X 17X 2 3X 3 8X 1无约1 束,X 2 0,X 3 st .0 (b)max 对偶问题为:st.0, y 2 0, y 3无约束5y 1 3y 28y 3y 1 y 2 4y 3 52y 1 5y 2 7y 3 6 2y 1 y 23y33min w y i 无约束川2 0, y 3 0min st.z 4x 1 12X 2 X 13x 3 2X 2 2X 3X 1, X 2 , X 3 018X 3 3max z'4x i 12x 2 18X 30x 4 0x 5(b)max z'5x 1 2x 2 4x 3 0x 4 0x 5列单纯形表,用对偶单纯形法求解C jx ist.X i 3x 3 2X 2 2x 30i 1,,5X 4 X 5列单纯形表,用对偶单纯形法求解,步骤如下3 T目标值z 39。