线性规划基本模型

线性规划模型● 知道线性规划模型的一般形式● 知道什么是可行解、可行域、最优解、最优值 ● 会用图解法求解二个变量的线性规划问题● 会利用软件WINQSB 求线性规划问题的最优解、最优值 ● 会建立简单的线性规划问题● 知道什么是缩减成本、影子价格，会利用软件WINQSB 进行灵敏度分析一、基本概念1. 线性规划模型的一般形式可以表示为：目标函数 max (或min )=c l x 1+c 2x 2+ … + c n x n 。

约束条件： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥=≤+++≥=≤+++≥=≤+++nn nn n n n n n n b x a x a x a b x a x a x a b x a x a x a ),(),(),(22112222212111212111或或或 非负条件： x 1≥0, x 2≥0, …, x n ≥0可简写为 max(或min)=∑=n j j j x c 1 约束条件： ∑=n j j ij x a1≤(或=，≥) b i ，i=1，2，…，m非负条件： x j ≥0，j=1，2，…，n目标函数中的系数c i , i=1,2, …，n , 常称为价值系数，它反映某种价值（如利润、收益或效益）；约束条件中的右端项bj ，j=1,2, …，m ，右端系数，它反映某种资源的限制（如劳动力、原材料等）；约束条件中的a ij 常称为技术系数。

一般，它们都是已知的常数。

2.一个线性规划问题有解，是指能找出一组x j（j=1，2，…，n），使其满足所有的约束条件和非负条件。

称任何一组这样的x j（j=1，2，…，n）是线性规划问题的一个可行解。

通常，线性规划问题含有多个可行解。

称全部可行解的集合为该线性规划问题的可行域。

使目标函数值达到最优的可行解称为该线性规划问题的最优解，最优目标函数值称为该线性规划问题的最优值。

对不存在可行解的线性规划问题，称该线性规划问题无解。

二、两个变量的线性规划问题的图解法图解法的步骤为：第1步：在平面上建立直角坐标系；第2步：图示约束条件和非负条件，找出可行域；第3步：图示目标函数，并寻找最优解。

线性规划模型线性规划的英文全称为：Linear Programming ，可简称为LP ． 一、线性规划所属学科线性规划是“运筹学”中应用最广泛、理论最成熟的一个分支．0-1⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎩⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩线性规划非线性规划静态规划整数规划规划论规划多目标规划动态规划运筹学对策论决策论排队论图论存储论模型论 二、线性规划发展简史早在19世纪法国数学家傅里叶关于线性不等式的研究表明，他对线性规划已有所了解，还提出了单纯形法求解线性逼近中的线性规划20世纪三是年代末，苏联数学家康托洛维奇开始研究生产组织中的线性规划问题，并写出了线性规划应用于工业生产问题的经典著作《生产组织与计划中的数学方法》．1947年美国数学家丹奇格提出了单纯形(Simplex)方法及有关理论，为线性规划奠定了理论基础．五十年代，线性规划成为经济学家分析经济问题的重要工具．随着计算机的迅猛发展，线性规划现被广泛应用于工业、农业、商业等各个领域． 三、用线性规划方法解决实际问题的两大特点1、全局性——从全局出发，将全局目标作为追求目标；2、定量性——通过建立数学模型，对实际问题进行定量分析，而不是只做定性分析． 数学模型指：将实际问题用一系列数学表达式(函数、方程、不等式等)表示出来，称这一系列数学表达式为该实际问题的数学模型． 四、线性规划方法解决的两类问题1、任务一定，如何安排，可使人、财、物最省；2、人、财、物一定，如何安排，可使任务完成量最多． 五、线性规划可解决以下几方面的问题１、运输问题：某产品有若干个产地、若干个销地，如何运输，使总运费最省；2、生产组织问题：⎩⎨⎧产，使成本最低产值一定，如何安排生最高或利润产，使产值资源一定，如何安排生)(3、配料问题：如何搭配各种原料，既符合质量(营养)要求，又使成本最低；4、投资问题：资金一定，投向谁、投多少、期限多长，使若干年后本利和最高；5、库存问题：在仓库容量有限情况下，如何确定库存物资的品种、数量、期限，使库存效益最佳；6、合理播种问题：在土地资源有限的情况下，种什么、种多少，使效益最高；……第一节 线性规划模型的基本概念 一、建立模型的方法1 根据影响所要达到的目的的因素找到决策变量2 由决策变量和所要到的目的之间的函数关系确定的目标函数3 由决策变量所受到的限制条件确定决策变量所要满足的约束条件若模型满足：1 目标函数是线性函数 2 约束条件是线性等式或不等式； 则称为线性规划模型 二、常用模型 例1： 生产计划莫工厂生产I II 两种产品需要A 、B 两种原料，问怎样生产获利最大？1） 决策变量：设12,x x 分别生产I II 的数量 2） 目标函数：获利最大 12max 24x x + 3） 约束条件：1228x x +≤ 设备约束 12416,412x x ≤≤ 原料约束 12,0x x ≥ 基本约束 则我们可以建立模型12121212max 24.28416412,0z x x s tx x x x x x =++≤≤≤≥例2： 配料问题某养鸡场有一万只鸡，用动物饲料和谷物饲料混合喂养，每天每只鸡平均吃混合饲料一斤，其中动物饲料不少于1/5，动物饲料每斤0.25元，谷物饲料每斤0.2元，饲料公司每周至多能供应谷物饲料5万斤，问怎样混合饲料才能使每周成本最低？ 解：1）决策变量 设动物饲料1x 斤，谷物饲料2x 斤。

线性规划知识点引言概述：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。

它在工程、经济学、管理学等领域有着广泛的应用。

本文将详细介绍线性规划的相关知识点。

一、线性规划的定义与基本概念1.1 目标函数：线性规划的目标是通过最大化或最小化目标函数来达到最优解。

目标函数是一条线性方程，表示需要优化的目标。

1.2 约束条件：线性规划问题还需要满足一组线性约束条件，这些条件对决策变量的取值范围进行了限制。

1.3 决策变量：决策变量是指在线性规划问题中需要进行决策的变量，其取值将影响目标函数的值。

二、线性规划的基本模型2.1 标准型线性规划：标准型线性规划是指目标函数为最小化问题，约束条件为等式形式的线性规划问题。

2.2 松弛变量与人工变量：为了将约束条件转化为等式形式，我们引入松弛变量和人工变量。

2.3 基变量与非基变量：在标准型线性规划中，基变量和非基变量是用来描述决策变量的状态的。

三、线性规划的解法3.1 单纯形法：单纯形法是一种常用的线性规划解法，通过迭代计算基变量和非基变量的取值，直到找到最优解。

3.2 对偶性理论：线性规划问题与其对偶问题之间存在着对偶关系。

对偶性理论可以帮助我们求解原始问题的最优解。

3.3 整数线性规划：当决策变量需要取整数值时，我们可以使用整数线性规划方法来求解。

整数线性规划问题更加复杂，通常需要使用分支定界等方法求解。

四、线性规划的应用领域4.1 生产计划：线性规划可以用于优化生产计划，通过合理安排生产资源和生产量，实现最大化利润或最小化成本。

4.2 运输问题：线性规划可以用于解决运输问题，通过合理分配运输量和运输路径，实现最优的物流方案。

4.3 资源分配：线性规划可以用于资源分配问题，如人力资源、资金分配等，通过最优化决策，实现资源的合理利用。

五、线性规划的局限性与拓展5.1 非线性规划：线性规划只适用于目标函数和约束条件为线性关系的问题。

对于非线性问题，我们需要使用非线性规划方法进行求解。

第1章线性规划Chapter 1 Linear Programming本章内容提要线性规划是运筹学的重要内容。

本章介绍线性规划数学模型、线性规划的基本概念以及求解线性规划数学模型的专门软件——Lingo。

学习本章要求掌握以下内容：⏹线性规划模型的结构。

包括：决策变量，目标函数，约束条件。

⏹线性规划的标准形式，非标准形式转化为标准形式⏹线性规划的基本概念。

包括：约束直线，可行域，可行解，凸集，极点，目标函数等值线，最优解⏹线性规划的软件求解。

包括：lingo软件简介，lingo软件求解规划问题§1.1 线性规划1.1.1 线性规划线性规划(LinearProgramming，LP)是运筹学中最重要的一种系统优化方法。

它的理论和算法已十分成熟，应用领域十分广泛，通常研究资源的最优利用、设备最佳运行等问题。

例如，当任务或目标确定后，如何统筹兼顾，合理安排，用最少的资源(如资金、设备、原材料、人工、时间等)去完成确定的任务或目标；企业在一定的资源条件限制下，如何组织安排生产获得最好的经济效益(如产品量最多、利润最大)。

还包括生产计划，物资调运，资源优化配置，物料配方，任务分配，经济规划等问题。

随着计算机硬件和软件技术的发展，目前用微型计算机就可以求解大规模的规划问题。

Lingo软件就是其中的代表软件之一。

在本章中，我们将介绍线性规划的基本概念，线性规划在经济分析中的应用。

§1.2 线性规划问题线性规划问题由目标函数、约束条件以及变量的非负约束三部分组成。

根据实际问题的条件和要求，可以建立线性规划问题数学模型。

下面列举五种最常见的线性规划问题的类型。

1.2.1 生产计划问题例1.1某工厂拥有A、B、C三种类型的设备，生产甲、乙、丙、丁四种产品。

每件产品在生产中需要占用的设备机时数，每件产品可以获得的利润以及三种设备可利用的时数如下表所示：表1-1用线性规划制订使总利润最大的生产计划。

设变量x i为第i种产品的生产件数（i＝1，2，3，4），目标函数z为相应的生产计划可以获得的总利润。

线性规划模型线性规划（Linear Programming，LP）是一种用于求解线性优化问题的数学建模方法。

线性规划模型是在一组线性约束条件下，通过线性目标函数来寻找最优解的数学模型。

其基本形式如下：最大化或最小化：Z = c₁x₁ + c₂x₂ + … + cₙxₙ（目标函数）约束条件为：a₁₁x₁ + a₁₂x₂ + … + a₁ₙxₙ ≤ b₁a₂₁x₁ + a₂₂x₂ + … + a₂ₙxₙ ≤ b₂…aₙ₁x₁ + aₙ₂x₂ + … + aₙₙxₙ ≤ bₙx₁, x₂, …, xₙ ≥ 0其中，c₁, c₂, …, cₙ为目标函数中各项的系数；a₁₁,a₁₂, …, aₙₙ为约束条件中各项的系数；b₁, b₂, …, bₙ为约束条件中的常数项；x₁, x₂, …, xₙ为决策变量。

线性规划模型的求解过程分为以下几个步骤：1. 建立数学模型：根据问题的描述，确定决策变量，确定最优化目标，建立目标函数和约束条件。

2. 确定可行解区域：根据约束条件，画出约束条件所确定的可行解区域。

3. 求解最优解：在可行解区域内寻找目标函数最大化或最小化的解。

常用的求解方法有单纯形法和对偶单纯形法。

4. 解释结果：根据最优解，给出对决策变量和目标函数的解释，进一步分析结果的意义。

线性规划模型适用于许多实际问题的求解，如生产计划、资源分配、物流调度等。

通过构建适当的数学模型，可以帮助管理者做出理性决策，最大化或最小化目标函数。

然而，线性规划模型也有其局限性。

首先，线性规划只能处理线性约束条件和线性目标函数，对于非线性问题无法求解。

其次，线性规划假设决策变量是连续的，对于离散的决策问题，线性规划无法适用。

此外，线性规划模型还需要求解算法的支持，对于复杂问题需要较高的计算资源。

总之，线性规划模型是一种常用的数学建模方法，通过线性约束条件和线性目标函数，求解最优解，帮助解决实际问题。

但线性规划模型也有其适用范围和局限性，需要根据具体问题来选择合适的求解方法。

01-线性规划(数学建模) 线性规划是一种数学建模技术，用于解决一类特定的优化问题。

这些问题通常涉及到在一组线性约束条件下最大化或最小化一个线性目标函数。

线性规划的应用广泛，包括诸如生产计划、货物运输、资源分配等问题。

线性规划的基本模型由以下三个要素组成：1.决策变量：这是我们希望优化的变量。

它们通常是连续的实数变量，可以在问题中自由设定其范围。

2.目标函数：这是我们希望最大化或最小化的函数。

目标函数通常是决策变量的线性函数。

3.约束条件：这些是限制决策变量选择的条件。

它们通常是由决策变量的线性不等式或等式表示。

线性规划问题的一般形式可以表示为：最大化（或最小化）目标函数: c^T x在满足以下条件的情况下：Ax = bx >= lbx <= ub其中，c是目标函数的系数向量，x是决策变量向量，A是约束条件的系数矩阵，b是约束条件的右侧常数向量，lb和ub分别是决策变量的下界和上界。

线性规划问题的求解方法有很多种，其中最常用的方法是使用单纯形法。

单纯形法的基本思想是通过在约束条件下不断迭代，寻找最优解。

在每次迭代中，我们根据目标函数的系数和约束条件，计算出每个约束条件的"优势"，然后选择具有最大优势的约束条件进行扩展，直到找到最优解或确定无解。

线性规划问题在现实世界中的应用非常广泛。

例如，我们可以使用线性规划来安排生产计划，使得总成本最低。

我们也可以使用线性规划来分配资源，使得某种资源的需求总和不超过供应总和。

下面是一个具体的例子：假设我们有一个公司，生产三种产品：A、B和C。

每种产品都有各自的生产成本（单位成本），以及各自的预期销售量（单位售价）。

我们希望确定每种产品的生产量，以使得总生产成本最低，同时总销售收入最高。

这个问题可以通过一个线性规划来解决。

我们可以将生产量作为决策变量，将总生产成本和总销售收入分别作为目标函数和约束条件。

通过求解这个线性规划问题，我们可以得到最优的生产计划。

线性规划模型线性规划模型是一种数学模型，用于解决优化问题，确保特定的目标实现而满足一定约束条件。

它是基于线性关系的一类优化模型，其目的是最大化或最小化一个线性函数，同时满足相关的线性约束条件。

线性规划模型涉及了数学、经济、管理、工程等领域，常常被用于优化决策和资源分配。

线性规划模型有五个基本要素：决策变量、目标函数、约束条件、可行解和最优解。

其中，决策变量是待优化的参数或变量；目标函数是一个以决策变量为自变量的线性函数，代表目标的数学表达式；约束条件是必须满足的限制条件，它们也是线性函数形式；可行解是满足所有约束条件的决策变量组合，这些组合可以被用于计算目标函数的值；最优解是在所有可行解中，能够使目标函数取得极值（最大化或最小化）的可行解。

线性规划模型的主要应用在资源优化领域，例如制造、物流、贡献分析和供应链管理。

其中，生产调度和库存管理是常见的应用场景。

生产调度通常涉及如何分配生产设备的时间和资源，以最小化成本并最大化效益。

库存管理通常涉及如何保持合理库存水平以满足需求，同时尽量减少成本和风险。

线性规划模型计算软件广泛应用，其中最广泛的是 Microsoft Excel 中的插件，如Solver。

Solver 可以通过线性规划模型来找到最佳决策组合，以最小化或最大化目标函数。

其他流行的线性规划软件包包括 MATLAB，AMPL 和 Gurobi 等。

然而，线性规划模型有几个限制：一是实际问题往往不是线性的，因此需要更复杂的模型来处理更复杂的问题；二是线性规划模型假设所有参数是确定的，但在许多情况下参数是不确定的，需要采用随机规划模型。

因此，针对问题的实际特点和需求，选择更合适的数学模型和工具是非常重要的。

总之，线性规划模型是优化问题的一个强大工具，可以在许多领域帮助决策者做出最佳决策。

然而，在应用模型过程中要仔细考虑模型的局限性，并尝试更复杂的模型，以获得更好的决策结果。