运筹学 单纯形法1
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1(单纯形法)例:Min Z=-2x1-x2+x3 , s.t. 3x1+x2+x360≤x1-x2+2x310≤,x1+x2-x320≤,xj 0≥,解析:对第一、二、三个不等式添加松弛变量x4 x5 x6,则原线性问题化成标准形形式为:(略)因为B=(A4 A5 A6)是一单位矩阵,且b=(60 10 20)T>0 所以基B 是可行基,x4 x5 x6为基变量,x1 x2 x3为非基变量,基B 对应的基本可行解为检验数02>=ξ,故当前解不是最优解,A1列中有三个元素a11 a21 a31 均为正数,取min ()313212111,,a b a b a b =min ()120110360,,=10故转轴元为a21,x1为进基变量,x5为出基变量,进行旋转后得下表(略)它对应的基本可行解为x=(10 0 0 30 0 10)T,其目标函数值为Z0=-20,但,032>=ξ仍不是最优解,(以下的过程跟前面一样)最后得Z0=-35,检验向量0<ξ故为最优解。
故基本可行解x*=(15 ,5 ,0 )Tm 目标函数值为Z0=-35。
2(两阶段法)例 max z=3x1+4x2+2x3 s.t. x1+x2+x3+x430≤, 3x1+6x2+x3-2x40≤, x24≥解:化为标准形形式为min z=-3x1-4x2-2x3 s .t.分别加x5 x6 x7松弛变量,因为该线性规划的系数矩阵的系数矩阵已包含两个单位向量,就是A5=(100)T ,A6=(010)T ,第一阶段只要增加一个人工变量x8得到辅助LP 问题为min g=x8 s.t .以下略,作如下表(略),将表中第三行加到关于g 的第0行中,得到第一张单纯形表(略)按单纯形迭代,表略,第一阶段结束,得到辅助问题的一个最优解,3(对偶单纯形法)例 min 2x1+3x2+4x3, s.t. x1+2x2+x33≥ 2x1-x2+3x34≥ x1 x2 x3 0≥,解:引进非负的剩余变量x40≥,x50≥,将不等式约束化为等式约束直接利用对偶单纯形法求解,b2=- 4<b1=-3,所以x5为出基变量,由以下比值决定进基变量min(3422,----)=21a ξ=1,所以x1为进基变量,以a21为转轴元进行旋转变换得下表(略)因为b1=-1<0,所以x4为出基变量,因为min( )所以x2为进基变量,以a12为转轴得表(略)此时b>0,故原问题最优解为x*=( )T,其最优值Z0=() 4写出下面线性规划的对偶规划。
运筹学单纯形法各个步骤详解1. 引言大家好,今天咱们来聊聊一个听起来有点高深莫测,但其实特别有意思的东西——运筹学的单纯形法。
别看它名字复杂,其实它就是解决线性规划问题的绝招,像一把钥匙,打开了优化的宝藏。
想象一下,如果你有一大堆资源,要把它们分配到不同的地方,听起来就像玩拼图一样。
好了,废话不多说,咱们直接进入正题!2. 单纯形法的基本概念2.1 线性规划的起源首先,线性规划是啥?简单来说,它就是在一系列限制条件下,想要最大化或最小化某个目标函数。
这听起来像是在做一场抉择,你得在各种选择中找到最优解。
有点像在超市里,看到一堆零食,犹豫不决,最后只能选那包最爱吃的,既美味又划算。
2.2 单纯形法的基本思路而单纯形法就是解决这个问题的武器。
它的核心思想很简单,跟追求完美一样,咱们要一步步地朝着最优解迈进。
想象你在爬山,每一步都在找那个最容易走的路,直到你站在山顶,俯瞰整个美景,啊,真是太棒了!3. 单纯形法的步骤3.1 初始化那么,怎么开始呢?首先,咱们得把问题转化为标准形式。
这就像把一个繁杂的图案简化成几何图形,让它看起来更清晰。
要把不等式转换为等式,添加松弛变量,这样就可以把问题整理得干干净净。
3.2 构建初始单纯形表接下来,咱们构建初始单纯形表。
这个表就像一本菜单,上面列出了所有可能的选择和它们的成本。
每个变量都有自己的“价格”,而咱们的目标就是尽量少花钱,最大化收益。
想想你逛街时,总是想着要花最少的钱买到最好的东西,嘿,这就是单纯形法的精神!3.3 寻找基变量和入基变量然后,咱们得找出“基变量”和“入基变量”。
基变量就像在舞台上表演的演员,而入基变量就是准备加入的“新人”。
在这个过程中,咱们得判断哪个新人能让整个表演更精彩。
如果找对了,舞台瞬间就能变得熠熠生辉,若是找错了,哎呀,那可就尴尬了。
3.4 更新单纯形表一旦找到了合适的入基变量,咱们就得更新单纯形表。
这一步就像在调味,添加新的元素,让整体味道更加丰富。
运筹学单纯形法的迭代原理讲解
单纯形法是一种用于解决线性规划问题的常用方法,其基本思想是通过迭代的方式逐步接近最优解。
下面是单纯形法的迭代原理的讲解:
1. 初始解的选择:首先需要选择一个初始解,通常选择的方法是构造一个基可行解,即使所有的约束条件都满足的解。
2. 判断最优性:在每一次迭代中,需要判断当前解是否为最优解。
首先,计算当前解对应的目标函数值。
然后,检查是否存在非基变量的系数大于等于0(对于最小化问题)或者小于等于0(对于最大化问题),如果存在这样的非基变量,则当前解不是最优解;如果不存在这样的非基变量,则当前解是最优解。
3. 生成新解:如果当前解不是最优解,则需要生成新的解。
首先,选择一个非基变量,使得目标函数的值可以通过增加(对于最小化问题)或减少(对于最大化问题)该变量的值来改善。
然后,需要计算这个非基变量能够增加或减少的最大量,称为变量的进步长度。
最后,通过调整基变量的值来生成新的解。
4. 更新目标函数和约束条件:在生成新解之后,需要更新目标函数和约束条件,以便于下一次迭代。
具体操作包括计算新解对应的目标函数值,计算新解对应的约束条件的值,调整目标函数和约束条件的系数。
5. 重复迭代:根据判断最优性的结果,进行下一次迭代。
如果当前解是最优解,
则算法结束;否则,继续进行下一次迭代。
通过不断重复这一迭代过程,直到找到最优解或者确定问题无解为止。
单纯形法的迭代过程一般会在有限次数内结束,并且能够得到最优解。
运筹学单纯形法例题求解过程摘要:一、运筹学单纯形法概述二、单纯形法求解步骤1.确定基变量和初始基本可行解2.编制初始单纯形表3.判断基本可行解是否为最优解4.迭代求解最优解三、例题求解过程1.题目描述2.化为标准型3.建立初始单纯形表4.迭代计算四、总结正文:一、运筹学单纯形法概述运筹学单纯形法是一种求解线性规划问题的方法,它的主要思想是通过不断迭代,逐步优化基变量的值,从而求得问题的最优解。
单纯形法可以有效地解决具有如下特点的问题:目标函数线性,约束条件线性,变量非负。
二、单纯形法求解步骤1.确定基变量和初始基本可行解在求解线性规划问题时,首先需要确定基变量,即在约束条件方程组中,选择一部分变量作为基变量,用于表示其他变量。
通过寻找或构造单位矩阵的方法,可以确定基变量,从而求出初始基本可行解。
2.编制初始单纯形表基于初始基本可行解和线性规划模型提供的信息,可以编制初始单纯形表。
单纯形表包含了基变量、非基变量、目标函数系数、约束条件系数和检验数等信息,用于描述问题的基本情况。
3.判断基本可行解是否为最优解通过检验数cj-zj 来判断基本可行解是否为最优解。
如果所有非基变量的检验数cj-zj<0,说明已经达到最优解,计算停止。
如果存在cj-zj>0,但所有cj-zj>0 所在列对应的所有aij<0,说明无最优解,计算停止。
如果至少存在一个cj-zj>0,并且所对应的所有j 列中至少有一个aij>0,说明没有达到最优解,需要继续迭代求解。
4.迭代求解最优解在迭代过程中,首先需要确定换入变量,即选择最大检验数对应的非基变量。
然后,利用特定公式计算出换出变量,即在基变量中选择一个与换入变量对应的变量进行替换。
接着,生成新的单纯形表,将换入变量和换出变量进行置换后,调整新基变量对应的矩阵为单位矩阵。
最后,重新计算检验数和目标函数值,返回第二步,直至找到最优解。
三、例题求解过程假设有一个线性规划问题,目标函数为MINfx1x2Mx4Mx6,约束条件为:3x1 + 4x2 ≤ 122x1 + 3x2 ≤ 10x1, x2 ≥ 0首先,将约束条件化为标准型:3x1 + 4x2 + s1 = 122x1 + 3x2 + s2 = 10x1, x2 ≥ 0然后,建立初始单纯形表:| 基变量| 非基变量| 目标函数系数| 约束条件系数| 检验数| ---------------------------------------------------------------------行1 | x1 | s1 | -3 | -4 | -12 |行2 | x2 | s2 | -4 | -3 | -10 |行3 | x1 | x2 | 0 | 0 | 0 | 行4 | s1 | x2 | 0 | 3 | 0 | 行5 | s2 | x1 | 0 | 2 | 0 | 根据初始单纯形表,可以得到初始基本可行解为:x1 = 0, x2 = 0接下来,判断基本可行解是否为最优解:c1 = -12, c2 = -10, c3 = 0, c4 = 0, c5 = 0由于c3、c4 和c5 都小于等于0,所以基本可行解不是最优解,需要继续迭代求解。
运筹学单纯形法讲解一、单纯形法基本概念在运筹学中,单纯形法是一种在给定点搜索可行解集合的一种技术。
设有m个点x、 y、 z分布在两点P、 Q,它们是相互独立的,这样的点组成了单纯形。
单纯形是可以用于求解最优化问题的一种简单的对象,因而又称为对象或对象群。
由单纯形求出的最优解就叫做单纯形的最优解。
在实际应用中,一般用来求最优解的都是单纯形。
二、单纯形法适用条件和范围在运筹学中,单纯形法常用于求解线性规划、非线性规划和整数规划等,还可以求解网络的流量、质量等。
但当运输问题用单纯形法求解时,解不存在,无最优解,也无单纯形。
非线性规划只能得到对象最优解。
三、单纯形法具体步骤和算法介绍1、明确问题的目标。
2、计算出所有解,按确定的先后顺序排列。
3、计算出各解在横坐标上的相对位置,即计算每个解在左右方向上的距离,再根据此距离大小,取其中的最小值作为该点的最优解。
四、单纯形法的误差和精度1、明确问题的目标。
一般在最优化问题中,用最小值对准目标是最理想的,但是在实际工程应用中,人们往往要求越多越好,甚至有时只要求几个较小的值。
但要注意所得结果的可靠性和正确性,也要尽可能减少计算过程中的误差。
2、计算出所有解,按确定的先后顺序排列。
首先,找出最优解,再在这个最优解附近寻找另外的比最优解更好的最优解,直到所有点都达到满意的精度。
这种方法称为“穷举法”。
穷举法通常用于没有更好的方法时,常用于工程实际中。
3、计算出各解在横坐标上的相对位置,即计算每个解在左右方向上的距离,再根据此距离大小,取其中的最小值作为该点的最优解。
4、单纯形法的误差:由于人们认识上的错误或操作不当造成的,如排除法的计算次数与数据采集次数之比,以及采样值的平均数与真值之比,与取值的个数有关,与取值的精度也有关,必须合理确定取值范围。
5、单纯形法的精度:根据问题的规模,计算数据量和计算次数,反复调整取值点,改进计算方法,从而得到尽可能高的精度。
单纯形法的精度可达0.01或0.05。