第六课时线性规划
- 格式:doc
- 大小:88.50 KB
- 文档页数:5
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。
高中线性规划高中线性规划是高中数学课程中的一个重要内容,它是线性代数的一部份,主要涉及到线性方程组的解法和应用。
线性规划是一种优化问题,通过数学模型和计算方法,寻觅使目标函数达到最大或者最小的变量值。
在实际应用中,线性规划可以用于资源分配、生产计划、投资决策等方面。
一、线性规划的基本概念线性规划的基本概念包括目标函数、约束条件和可行解。
目标函数是需要最大化或者最小化的线性函数,约束条件是限制变量取值范围的线性不等式或者等式,可行解是满足所有约束条件的变量取值组合。
二、线性规划的解法线性规划的解法主要有图形法、单纯形法和对偶理论等。
其中,图形法适合于二维线性规划问题,通过绘制约束条件的直线和目标函数的等值线,找到最优解。
单纯形法是一种迭代计算方法,通过不断调整基变量和非基变量的取值,逐步接近最优解。
对偶理论是线性规划的一个重要理论基础,通过对原始问题和对偶问题的转化和求解,可以得到最优解。
三、线性规划的应用案例1. 资源分配问题:某公司有限定的人力和物力资源,需要合理安排生产计划,以最大化利润。
通过线性规划,可以确定各项生产任务的分配比例,使得总利润最大化。
2. 投资决策问题:某投资者有一定的资金,希翼通过投资股票和债券来获取最大的回报。
通过线性规划,可以确定投资比例,使得预期收益最大化。
3. 运输问题:某物流公司需要将货物从多个仓库运送到多个客户处,希翼通过合理的运输方案,使得运输成本最小。
通过线性规划,可以确定货物的运输路径和运输量,使得总运输成本最小化。
四、线性规划的局限性线性规划在实际应用中存在一定的局限性。
首先,线性规划的模型假设目标函数和约束条件均为线性关系,但实际问题中往往存在非线性关系。
其次,线性规划的解法可能存在多个最优解或者无解的情况,需要结合实际情况进行判断。
此外,线性规划对数据的准确性要求较高,对于不确定性较大的问题,可能需要引入其他方法进行处理。
总结:高中线性规划是数学课程中的一部份,主要涉及到线性方程组的解法和应用。
线性规划教案一、引言线性规划是一种数学优化方法,广泛应用于工程、经济、管理等领域。
本教案旨在介绍线性规划的基本概念、模型建立、解法和应用案例,帮助学生掌握线性规划的理论知识和实际应用能力。
二、教学目标1. 了解线性规划的基本概念和原理;2. 学会建立线性规划模型,并进行数学表达;3. 掌握线性规划的解法方法,包括图形法、单纯形法等;4. 能够运用线性规划解决实际问题;5. 培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
三、教学内容1. 线性规划的基本概念1.1 线性规划的定义和特点1.2 线性规划的基本术语和符号1.3 线性规划的应用领域2. 线性规划模型的建立2.1 目标函数的确定2.2 约束条件的设定2.3 决策变量的定义2.4 线性规划模型的数学表达3. 线性规划的解法方法3.1 图形法3.1.1 线性规划的可行解区域3.1.2 图形法的步骤和应用3.2 单纯形法3.2.1 单纯形表格法的基本思想3.2.2 单纯形法的计算步骤3.3 整数规划的分支定界法4. 线性规划的应用案例4.1 生产计划问题4.2 运输问题4.3 投资组合问题4.4 资源分配问题五、教学方法1. 讲授法:通过教师的讲解,介绍线性规划的基本概念和理论知识,引导学生理解和掌握相关概念。
2. 实例分析法:通过实际案例的分析,让学生了解线性规划的应用场景和解决方法,培养解决实际问题的能力。
3. 讨论交流法:组织学生进行小组讨论,共同解决线性规划问题,促进学生之间的交流和合作。
六、教学评价1. 平时表现:包括课堂参与、作业完成情况等。
2. 期中考试:考察学生对线性规划基本概念和模型建立的理解能力。
3. 期末考试:考察学生对线性规划解法方法和应用案例的掌握程度。
4. 实际应用项目:要求学生选择一个实际问题,建立线性规划模型,并进行求解和分析。
七、教学资源1. 教材:《线性规划与网络流问题》2. 多媒体课件:包括线性规划的基本概念、模型建立、解法方法和应用案例的演示。
高中线性规划线性规划是运筹学中的一种优化方法,用于在给定的约束条件下寻觅一个线性目标函数的最优解。
在高中数学中,线性规划是一个重要的内容,它可以匡助我们解决一些实际问题,例如资源分配、生产计划等。
一、线性规划的基本概念线性规划的基本概念包括目标函数、约束条件和可行解。
目标函数是我们要优化的线性函数,通常表示为最大化或者最小化某个变量。
约束条件是限制目标函数变量的取值范围的条件,可以是等式或者不等式。
可行解是满足所有约束条件的解。
二、线性规划的数学模型线性规划可以通过数学模型来表示。
设有n个决策变量x1, x2, ..., xn,目标函数为f(x1, x2, ..., xn),约束条件为g1(x1, x2, ..., xn)≤b1, g2(x1, x2, ..., xn)≤b2, ...,gm(x1, x2, ..., xn)≤bm。
其中,f(x1, x2, ..., xn)为线性函数,g1(x1, x2, ..., xn)≤b1,g2(x1, x2, ..., xn)≤b2, ..., gm(x1, x2, ..., xn)≤bm为线性不等式。
三、线性规划的求解方法线性规划可以使用图形法、单纯形法等方法进行求解。
其中,图形法适合于二维问题,通过绘制约束条件的直线和目标函数的等高线,找到最优解。
而单纯形法适合于多维问题,通过构造初始单纯形表,不断迭代求解,找到最优解。
四、线性规划的应用举例1.资源分配问题:某工厂生产两种产品A和B,每天可用的资源有限,产品A和B的生产所需资源不同,且每种产品的利润也不同。
如何合理分配资源,使得利润最大化?2.生产计划问题:某工厂需要生产多种产品,每种产品的生产时间、所需资源和利润不同。
如何安排生产计划,使得产量最大化同时资源利用率最高?3.投资组合问题:某投资者有多种投资标的可选,每种标的的收益率、风险和投资额不同。
如何合理选择投资标的,使得收益最大化同时风险最小化?五、线性规划的局限性线性规划方法在解决一些实际问题时可能存在一些局限性。
高中线性规划一、概述线性规划是数学中的一个分支,用于解决最优化问题。
在高中数学中,线性规划通常是在给定一些约束条件下,寻找一个目标函数的最大值或最小值。
本文将详细介绍高中线性规划的基本概念、解题步骤和示例。
二、基本概念1. 目标函数:线性规划的目标是通过最大化或最小化一个线性函数来达到某种目标。
目标函数通常表示为Z = c1x1 + c2x2 + ... + cnxn,其中c1、c2、...、cn为常数,x1、x2、...、xn为变量。
2. 约束条件:线性规划的解必须满足一系列约束条件。
约束条件通常表示为一组线性不等式或等式。
例如,ax1 + bx2 + ... + zxn ≤ d,其中a、b、...、z为常数,x1、x2、...、xn为变量,d为常数。
3. 可行解:满足所有约束条件的解称为可行解。
4. 最优解:在所有可行解中,使目标函数达到最大值或最小值的解称为最优解。
三、解题步骤高中线性规划的解题步骤如下:1. 确定问题:明确问题的目标和约束条件。
2. 建立数学模型:将问题转化为数学形式,确定目标函数和约束条件。
3. 绘制图形:根据约束条件绘制图形,确定可行解的区域。
4. 确定顶点:在可行解的区域内,确定顶点(极值点)。
5. 计算目标函数值:计算每个顶点对应的目标函数值。
6. 比较目标函数值:比较所有顶点对应的目标函数值,找出最优解。
四、示例假设某公司生产两种产品A和B,每天生产时间为8小时。
产品A每件利润为100元,产品B每件利润为200元。
生产一件产品A需要2小时,生产一件产品B 需要4小时。
公司希望最大化每天的利润。
1. 确定问题:最大化每天的利润。
2. 建立数学模型:目标函数:Z = 100A + 200B(最大化利润)约束条件:2A + 4B ≤ 8(生产时间约束)非负约束:A ≥ 0,B ≥ 03. 绘制图形:根据约束条件绘制图形,可行解区域为一个三角形。
4. 确定顶点:可行解区域的顶点为(0, 0),(0, 2),(4, 0)。
线性规划讲义一、引言线性规划是一种优化问题的数学建模方法,它可以用来解决一类特定的最优化问题。
本讲义将介绍线性规划的基本概念、问题形式化、求解方法以及应用领域。
二、线性规划的基本概念1. 线性规划定义线性规划是一种在给定的约束条件下,求解线性目标函数的最优解的数学问题。
线性规划的目标函数和约束条件都是线性的。
2. 线性规划的数学模型线性规划可以用数学模型来表示,一般形式为:最大化(或最小化)目标函数约束条件:线性规划的目标函数和约束条件可以包含多个变量和多个约束条件。
3. 线性规划的基本假设线性规划的求解过程基于以下假设:- 可行解存在:问题存在满足约束条件的解。
- 目标函数有界:问题存在有限的最优解。
- 线性关系:目标函数和约束条件都是线性的。
三、线性规划的问题形式化1. 目标函数的确定线性规划的目标函数可以是最大化或最小化某个特定的指标,如利润最大化、成本最小化等。
2. 约束条件的确定约束条件是限制问题解的条件,可以包括等式约束和不等式约束。
约束条件可以来自于问题的实际限制,如资源的有限性、技术要求等。
3. 决策变量的确定决策变量是问题中需要决策的变量,它们的取值将影响目标函数的值。
决策变量的选择应该与问题的实际需求相匹配。
四、线性规划的求解方法1. 图解法图解法是线性规划求解的一种直观方法,通过绘制约束条件的图形和目标函数的等高线,找到目标函数取得最大(或最小)值的点。
2. 单纯形法单纯形法是一种常用的线性规划求解算法,它通过迭代计算,逐步接近最优解。
单纯形法的基本思想是通过不断地移动到更优的解,直到找到最优解。
3. 整数规划的分支定界法整数规划是线性规划的一种扩展形式,它要求决策变量的取值为整数。
分支定界法是一种用于求解整数规划的方法,它通过将问题分解为多个子问题,并逐步缩小解空间,最终找到最优解。
五、线性规划的应用领域线性规划在实际问题中有广泛的应用,包括但不限于以下领域:- 生产计划与调度- 运输与物流管理- 金融投资组合优化- 能源调度与优化- 供应链管理等六、总结线性规划是一种重要的数学建模方法,它可以用来解决一类特定的最优化问题。
线性规划讲义一、引言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。
它广泛应用于工程、经济学、运筹学等领域。
本讲义将介绍线性规划的基本概念、模型建立和求解方法。
二、线性规划的基本概念1. 线性规划的定义线性规划是在一组线性约束条件下,寻找目标函数的最大值或最小值的数学优化问题。
2. 基本术语- 决策变量:用来表示问题中需要决策的量,通常用x1, x2, ..., xn表示。
- 目标函数:表示需要最大化或最小化的量,通常用z表示。
- 线性约束条件:表示问题中的限制条件,通常以不等式或等式的形式给出。
- 可行解:满足所有线性约束条件的决策变量取值。
- 最优解:使目标函数达到最大值或最小值的可行解。
三、线性规划模型的建立1. 确定决策变量根据问题的特点,确定需要决策的变量及其表示方式。
2. 建立目标函数根据问题的要求,构建目标函数,它通常是决策变量的线性组合。
3. 确定约束条件根据问题的限制条件,建立线性约束条件,通常以不等式或等式的形式给出。
4. 求解最优解利用线性规划的求解方法,求解出使目标函数达到最大值或最小值的可行解。
四、线性规划的求解方法1. 图形法对于二维或三维问题,可以使用图形法来求解线性规划问题。
首先将约束条件绘制成图形,然后通过图形的分析找到最优解。
2. 单纯形法单纯形法是一种常用的求解线性规划问题的方法。
它通过迭代计算,不断改进可行解,直到找到最优解。
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来求解线性规划问题。
整数规划通常比线性规划更复杂,需要使用特定的求解算法。
五、线性规划的应用案例1. 生产计划问题假设一家工厂有多种产品需要生产,每种产品有不同的生产成本和利润。
通过线性规划,可以确定每种产品的生产数量,使得总利润最大化。
2. 运输问题假设有多个供应地和多个需求地,每个供应地和需求地之间有不同的运输成本。
通过线性规划,可以确定各个供应地和需求地之间的运输量,使得总运输成本最小化。
线性规划知识点一、什么是线性规划线性规划是一种数学优化方法,用于解决在给定约束条件下的线性目标函数的最优化问题。
线性规划的目标函数和约束条件都是线性的,因此可以通过线性代数的方法进行求解。
线性规划在实际问题中有广泛的应用,如生产计划、资源分配、运输问题等。
二、线性规划的基本要素1. 目标函数:线性规划的目标是最大化或最小化一个线性函数,通常表示为Z = c₁x₁ + c₂x₂ + ... + cₙxₙ,其中 Z 为目标函数值,c₁, c₂, ..., cₙ 为系数,x₁,x₂, ..., xₙ 为决策变量。
2. 决策变量:决策变量是问题中需要决策的变量,通常表示为x₁, x₂, ..., xₙ。
决策变量的取值决定了目标函数的值。
3. 约束条件:约束条件限制了决策变量的取值范围。
约束条件可以是等式约束或不等式约束,通常表示为 a₁₁x₁ + a₁₂x₂ + ... + a₁ₙxₙ ≤ b₁,a₂₁x₁ +a₂₂x₂ + ... + a₂ₙxₙ ≤ b₂,...,aₙ₁x₁ + aₙ₂x₂ + ... + aₙₙxₙ ≤ bₙ,其中 a₁₁, a₁₂, ..., aₙₙ 为系数,b₁, b₂, ..., bₙ 为常数。
4. 非负约束:线性规划中通常要求决策变量的取值非负,即 x₁ ≥ 0, x₂ ≥ 0, ...,xₙ ≥ 0。
三、线性规划的解法线性规划可以通过不同的方法进行求解,常见的方法包括图形法、单纯形法和内点法。
1. 图形法:图形法适用于二维或三维的线性规划问题。
首先将目标函数和约束条件转化为几何形式,然后在坐标系中绘制约束条件的图形,最后通过图形的分析找到最优解点。
2. 单纯形法:单纯形法是一种通过迭代寻找最优解的方法。
该方法从一个可行解开始,通过不断移动到相邻的可行解来逐步接近最优解。
单纯形法的核心是单纯形表,通过表格的变换和计算来确定下一个迭代点,直到找到最优解。
3. 内点法:内点法是一种通过迭代寻找最优解的方法。
第六课时 线性规划(一)
教学目标:
1.解线性约束条件、线性目标函数、线性规划概念; 2.在线性约束条件下求线性目标函数的最优解; 3.了解线性规划问题的图解法。
教学重点:线性规划问题。
教学难点:线性规划在实际中的应用。
教学过程:
1.复习回顾:
上一节,我们学习了二元一次不等式表示的平面区域,这一节,我们将应用这一知识来解决线性规划问题.所以,我们来简要回顾一下上一节知识.(略) 2.讲授新课:
例1:设z =2x +y ,式中变量满足下列条件:
⎩
⎪⎨⎪⎧x -4y ≤-33x +5y ≤25x ≥1 ,求z 的最大值和最小值. 解:变量x ,y 所满足的每个不等式都表示一个平面 区域,不等式组则表示这些平面区域的公共 区域.(如右图).
作一组与l 0:2x +y =0平行的直线l :2x +y =t .t ∈R可知:当l 在l 0的右上方时,直线l 上的点(x ,y )满足2x +y >0,即t >0,而且,直线l 往右平移时,t 随之增大,在经过不等式组①所表示的公共区域内的点且平行于l 的直线中,以经过点A (5,2)的直线l 2所对应的t 最大,以经过点B (1,1)的直线l 1所对应的t 最小.所以
z max =2×5+2=12 z min =2×1+1=3
说明:例1目的在于给出下列线性规划的基本概念.
线性规划的有关概念:
①线性约束条件:
在上述问题中,不等式组是一组变量x 、y 的约束条件,这组约束条件都是关于x 、y 的一次不等式,故又称线性约束条件.
②线性目标函数:
关于x 、y 的一次式z =2x +y 是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x 、y 的解析式,叫线性目标函数.
③线性规划问题:
一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题.
④可行解、可行域和最优解:
满足线性约束条件的解(x ,y )叫可行解.
由所有可行解组成的集合叫做可行域.
使目标函数取得最大或最小值的可行解叫线性规划问题的最优解.
Ex :P 841,2,3
例2:在x ≥0,y ≥0,3x +y ≤3及2x +3y ≤6的条件下,试求x -y 的最值。
解:画出不等式组⎩⎨⎧3x +y ≤32x +3y ≤6
x ≥0y ≥0
的图形
设x -y =t ,则y =x -t
由图知直线l :y =x -t 过A (1,0)时纵截距 最小,这时t =1;过B (0,2)时纵截距最大,
这时t =-2. 所以,x -y 的最大值为1,最小值为-2。
例3:某工厂生产甲、乙两种产品。
已知生产甲种产品1t 需耗A 种矿石10t 、B 种矿石
5t 、煤4t ;生产乙种产品1t 需耗A 种矿石4t 、B 种矿石4t 、煤9t 。
每1t 甲种产品的利润是600元,每1t 乙种产品的利润是1000元。
工厂在生产这两种产品的计划中要求消耗A 种矿石不超过300t 、B 种矿石不超过200t 、煤不超过360t 。
甲、乙两种产品应各生产多少(精确到0.1t ),能使利润总额达到最大? 分析:将已知数据列成下表
解:设生产甲、乙两种产品分别为x t 、y t ,利润总额为z 元,那么
⎩⎪⎨⎪⎧10x +4y ≤3005x +4y ≤200
4x +9y ≤360x ≥0y ≥0
z =600x +1000y 作出以上不等式组所表示的平面区域,即可行域。
作直线l :600x +1000y =0,即直线l :3x +5y =0
把直线l 向右上方平移至l 1的位置时,直线经过可行域上的点M ,且与原点距离最大。
此时 z =600x +1000y 取最大值。
解方程组⎩⎨⎧5x +4y =200
4x +9y =360
得M 的坐标为 x =360
29 ≈12.4,
y =100029
≈34.4
答:应生产甲产品约12.4t ,乙产 品34.4t ,能使利润总额达到最大。
3.课堂练习:
课本P 84 1,2,3 4.课堂小结:
通过本节学习,要求大家掌握线性规划问题,并能解决简单的实际应用. 5.课后作业:
课本P 87习题 3,4
教学后记:
线性规划
例1:某工厂生产甲、乙两种产品。
已知生产甲种产品1t需耗A种矿石10t、B种矿石5t、煤4t;生产乙种产品1t需耗A种矿石4t、B种矿石4t、煤9t。
每1t甲种产品的利润是600元,每1t乙种产品的利润是1000元。
工厂在生产这两种产品的计划中要求消耗A种矿石不超过300t、B种矿石不超过200t、煤不超过360t。
甲、乙两种产品应各生产多少(精确到0.1t),能使利润总额达到最大?
例2:某工厂有甲、乙两种产品,按计划每天各生产不少于15t,已知生产甲产品1t需煤9t,电力4kw,劳动力3个(按工作日计算);生产乙产品l t需煤4t,电力5kw,劳动力10个;甲产品每吨价7万元,乙产品每吨价12万元;但每天用煤量不得超过300吨,电力不得超过200 kw,劳动力只有300个,问每天各生产甲、乙两种产品多少吨,才能既保证完成生产任务,又能为国家创造最多的财富。
例3:一位农民有田2亩,根据他的经验:若种水稻,则每亩每期产量为400 kg;若种花生,则每亩每期产量为100 kg,但水稻成本较高,每亩每期需240元,而花生只要80元,且花生每kg可卖5元,稻米每kg只卖3元,现在他只能凑足400元,问这位农民对两种作物各种多少亩,才能得到最大利润?
例3:要将两种大小不同的钢板截成A、B、C三种规格,每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下表所示:
今需要A、B、C三种规格的成品分别为15、18、27块,问各截这两种钢板多少张可得所需三种规格成品,且使所用钢板张数最少?。