运筹学教材编写组《运筹学》章节题库-运输问题(圣才出品)
- 格式:pdf
- 大小:1.76 MB
- 文档页数:44
第3章 运输问题3.1 判断表3-l 和表3-2中给出的调运方案能否作为用表上作业法求解时的初始解?为什么?表3-1 表3-2解:表3-l 中有5个基格,而要作为初始解,应有m+n-l=3+4-1=6个基格,所以表3-l 给出的调运方案不能作为表上作业法的初始解;表3-2中,有10个数基格,而理论上只应有m+n-l=9个,多出了一个,所以表3-2给出的调运方案不能作为表上作业法的初始解。
3.2 表3-3和表3-4中,分别给出两个运输问题的产销平衡表和单位运价表,试用伏格尔(Vogel)法直接给出近似最优解。
表3-3 表3-4解:(1)第一步:在表3-3中分别求各行和各列的最小运价和次小运价的差额,并分别填入该表的最右列和最下行,如表3-5所示。
表3-5第二步:从行差额或列差额中选出最大者,选择它所在行或列中的最小元素。
在表3-5中,第3列是最大差额所在列。
第3列中最小元素为1,可确定产地2的产品优先供应销地3的需要,得表3-6。
同时将运价表中的第3列数字划去,如表3-7所示。
表3-6 表3-7第三步:对表3-7中未划去的元素再分别计算出各行、各列的最小运价和次小运价的差额,并填入该表的最右列和最下行。
重复第一、二步,直到给出初始解为止,初始解如表3-8所示。
表3-8(2)第一步:在表3-4中分别计算各行和各列的最小运价和次小运价的差额,并分别填入该表的最右列和最下行,如表3-9所示。
表3-9第二步:从行或列差额中选出最大者,选择它所在行或列中的最小元素。
在表3-9中第3列是最大差额所在列。
第3列中最小元素为3,可确定产地1的产品优先供应销地3的需要。
同时将运价表中的第1行数字划去,如表3-10所示。
表3-10第三步:对表3-10中未划去的元素再分别计算出各行、各列的最小运价和次小运价的差额,填入该表的最右列和最下行。
重复第一、二步,直到给出初始解为止,初始解见表3-10的单位运价中格子的右上方方格中的数据。
一、单选题
1、运输问题是一种特殊的线性规划模型,如下不可能出现的求解结果是()。
A.有界解
B.无可行解
C.无穷多最优解
D.唯一最优解
正确答案:B
2、运输问题的初始方案中,没有分配运量的格所对应的变量为()。
A.非基变量
B.基变量
C.松弛变量
D.剩余
正确答案:A
3、对于求解运输问题的表上作业法,当空格的检验数为()时,表明该方案不是最优方案。
A.任意值
B.零
C.正值
D.负值
正确答案:D
二、判断题
1、运输问题的解有四种情况:分别为:唯一最优解、无穷多最优解、无界解、无可行解。
()
正确答案:×
2、表上作业法实质上就是求解运输问题的单纯形法。
()
正确答案:√
3、如果运输问题的单位运价表上的某一行(某一列)元素都加常数k,最优解保持不变。
()
正确答案:√
4、产地个数为m,销地个数为n的平衡运输问题的对偶问题有m+n个约束。
()
正确答案:√
5、运输问题一定有最优解。
()
正确答案:√
6、m+n−1个变量构成基变量组的充要条件是它们不包含闭回路。
()
正确答案:√
7、运输问题中的位势就是其对偶变量。
()
正确答案:√。
第3章 运输问题3.1 复习笔记1.运输问题的数学模型运输问题:已知有m 个生产地点,1,2,,i A i m =…,可供应某种物资,其供应量(产量)分别为i a ,1,2,,i m =…,有n 个销地j B ,1,2,,j n =…,其需要量分别为j b ,1,2,,j n =…,从i A 到j B 运输单位物资的运价(单价)为ij c 。
如何安排运输,能使得总运输成本最小?(1)产销平衡运输问题的数学模型1111min ,1,2,,..,1,2,,0m nij iji j mij j i nij i j ijz c x x b j n s t x a i mx =====⎧==⎪⎪⎪==⎨⎪⎪≥⎪⎩∑∑∑∑ 模型特点:①该模型包含m n ⨯个变量,()m n +个约束方程;②该系数矩阵中对应于变量ij x 的系数向量ij P ,其分量中除第i 个和第m j +个为1外,其余的都为零。
即(01010)T ij i m j P e e +==+…………③对于产销平衡的运输问题,有以下关系式存在:111111n m n n m m j ij ij i j i j j i i b x x a ======⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑∑∑∑∑∑ 所以模型最多只有m+n-1个独立约束方程。
即系数矩阵的秩≤m+n -1。
注意:运输问题的基变量一定是m+n-1个,m+n-1个变量构成基变量的充要条件是它们不构成闭回路。
闭回路的特点:在运输产销平衡表中,每一条边都是水平或垂直的;每一行或每一列至多只有两个闭回路的顶点。
(2)产销不平衡运输问题的数学模型当产大于销,即11m n i j i j a b ==>∑∑时,运输问题的数学模型可写成:1111min ,1,2,,..,1,2,,0m n ij iji j mij j i nij i j ijz c x x b j n s t x a i mx =====⎧==⎪⎪⎪≤=⎨⎪⎪≥⎪⎩∑∑∑∑ 当产小于销,即11m n i j i j a b ==<∑∑时,运输问题的数学模型可写成:11min m n ij ij i j z c x ===∑∑11, (1,2,,), (1,2,,)0nij i j mij j i ij x a i m x b j n x ==⎧==⎪⎪⎪≤=⎨⎪⎪≥⎪⎩∑∑……2.表上作业法表上作业法是单纯形法在求解运输问题时的一种简化方法,其实质是单纯形法。
《运筹学》第四章习题及答案问题。
运筹学》第四章习题及答案、思考题1.运输问题的数学模型具有什么特征?为什么其约束方程的系数矩阵的秩最多等于 m ,n,1 ?2.用左上角法确定运输问题的初始基本可行解的基本步骤是什么?小元素法的基本思想是什么?为什么在一般情况下不可能用它直接得到运输问题的最优方案?4.沃格尔法(Vogel 法)的基本思想是什么?它和最小元素法相比给出的运输问题的初始基本可行解哪一个更接近于最优解?为什么?5.试述用闭回路法检验给定的调运方案是否最优的原理,其检验数的经济意义是什么?6.用闭回路法检验给定的调运方案时,如何从任意空格出发去寻找一条闭回路?这闭回路是否是唯一的?如何把一个产销不平衡的运输问题(产大于销或销大于产)转化为产销平衡的运输 10.一般线性规划问题应具备什么特征才可以转化为运输问题的数学模型?11.试述在表上作业法中出现退化解的涵义及处理退化解的方法。
7.试述用位势法求检验数的原理、步骤和方法。
8.试给出运输问题的对偶问题(对产销平衡问题)。
9.、判断下列说法是否正确1.运输问题模型是一种特殊的线性规划模型,所以运输问题也可以用单纯形方法求解。
2 .因为运输问题是一种特殊的线性规划模型,因而求其解也可能出现下列四种情况:有唯一最优解;有无穷多个最优解;无界解;无可行解。
3 .在运输问题中,只要给出一组( ,,xijm ,n,1 )个非零的,且满足nm,,就可以作为一个基本可行解。
4 .表上作业法实质上就是求解运输问题的单纯形法。
5.按最小元素法或元素差额法给出的初始基本可行解,从每一空格出发都可以找到一闭回路,且此闭回路是唯一的。
6.如果运输问题单位运价表的某一行(或某一列)元素分别加上一个常数 k,最优调运方案将不会发生变化。
7.如果运输问题单位运价表的某一行(或某一列)元素分别乘上一个常数 k,最优调运方案将不会发生变化。
8.用位势法计算检验数时,先从某一行(或列)开始,给出第一个位势的值,这个先给出的位势值必须是正的。
1、物资调运方案的最优性判别准则是:当()时,当前的方案一定是最优方案。
正确答案:非负2、可以作为表上作业法的初始调运方案的填有数字的方格数应为()个(设问题中含有m个供应地和n个需求地)。
正确答案:m+n-13、若调运方案中的某一空格的检验数为1,则在该空格的闭回路上调整单位运量而使运费增加()。
正确答案:14、调运方案的调整是要在检验数出现()的点为顶点所对应的()内进行运量的调整。
正确答案:负值闭回路二、选择题5、在运输问题中,可以作为表上作业法的初始基可行解的调运方案应满足的条件是()。
A.含有m+n—1个基变量B.基变量不构成闭回路C.含有m+n一1个基变量且不构成闭回路D.含有m+n一1个非零的基变量且不构成闭回路正确答案:D6、在表上作业法求解运输问题中,非基变量的检验数()。
A.大于0B.小于0C.等于0D.以上三种都可能正确答案:D7、运输问题的初始方案中,没有分配运量的格所对应的变量为()。
A.基变量B.非基变量C.松弛变量D.剩余变量正确答案:B8、表上作业法的基本思想和步骤与单纯形法类似,那么基变量所在格为()。
A.有单位运费格B.无单位运费格C.有分配数格D.无分配数格正确答案:C9、表上作业法中初始方案均为()。
A.可行解B.非可行解C.待改进解D.最优解正确答案:A10、闭回路是一条封闭折线,每一条边都是()。
A.水平B.垂直C.水平+垂直D.水平或垂直正确答案:D11、当供应量大于需求量,欲化为平衡问题,可虚设一需求点,并令其相应运价为()。
A.0B.所有运价中最小值C.所有运价中最大值D.最大与最小运量之差正确答案:D。
第4章运输问题
一、判断题
1.运输问题是一种特殊的线性规划模型,因而其求解结果也可能出现四种情况之一:有惟一最优解,有无穷多最优解,无界解,无可行解。
()[北京交通大学2010研]【答案】×
【解析】运输问题是一种特殊的线性规划模型,它总存在可行解,或存在惟一最优解,或有无穷最优解。
2.运输问题按照最小元素法给出的初始基可行解,从每一空格出发可以找出且仅能找出惟一的闭合回路。
()[南京航空航天大学2011研]
【答案】√
【解析】从每一空格出发一定存在和可以找到惟一的闭回路。
因(m+n-1)个数字格(基变量)对应的系数向量是一个基。
任一空格(非基变量)对应的系数向量是这个基的线性组合。
而这些向量构成了闭回路。
二、选择题
1.在产销平衡运输问题中,设产地有m个,销地有n个。
如果用最小元素法求最优解,那么基变量的个数为()。
[暨南大学2011研]
A.不能大于(m+n-1)
B.不能小于(m+n-1)
C.等于(m+n-1)
D.不确定
【答案】A
【解析】在运输问题中,其自变量的个数是m×n,约束方程有m+n个,但是对于产销平衡问题,有以下关系式存在:。
故,模型最多只有m+n-1个独立方程,由此得运输问题最多有m+n-1个基变量。
当出现退化解时,基变量小于m+n-1个。
2.运输问题中,m+n-1个变量构成基本可解的充要条件是它不含()。
[深圳大学2006研]
A.松弛变量
B.多余变量
C.闭回路
D.圈
【答案】C
【解析】位于闭回路上的一组变量,它们对应的运输问题约束条件的系数列向量线性相关,因而在运输问题基可行解的迭代过程中,不允许出现全部顶点由填有数字的格构成的闭回路。
也就是说,在确定运输问题的基可行解时,除要求基变量的个数为(m+n-1)外,还要求运输表中填有数字的格不构成闭回路。
三、填空题
1.运输问题任一基可行解非零分量的个数的条件是:______。
111111
()()
n m n n m m
j ij ij i
j i j j i i
b x x a
======
===
∑∑∑∑∑∑
【答案】小于等于行数+列数-1
【解析】任意运输问题的基可行解可变量个数为:行数+列数-1。
然而基变量也可能等于0,所以运输问题任一基可行解非零分量的个数小于等于行数+列数-1。
2.如果运输问题单位运价表的某一行(或某一列)元素分别加上一个常数k,最优调运方案是否会发生变化:______。
[武汉大学2006研]
【答案】不发生变化
【解析】如果运输问题单位运价表的某一行(或某一列)元素分别加上一个常数k,最优调运方案中各变量的检验数均不发生变化,所以最优调运方案不发生变化。
四、简答题
1.用表上作业法解运输问题时,在什么情况下会出现退化解?当出现退化解时如何处理?
答:当运输问题某部分产地的产量和,与某一部分销地的销量和相等时,在迭代过程中间有可能在某个格填入一个运量时需同时划去运输表的一行和一列,这时就出现了退化。
当出现退化时,为了使表上作业法的迭代工作能顺利进行下去,退化时应在同时划去的一行或一列中的某个格中填入数字0,表示这个格中的变量是取值为0的基变量,使迭代过程中基变量个数恰好为(m+n-1)个。
2.一个运输问题,如果其单位运价表的某一行元素分别加上一个常数,最优调运方案是否发生变化,试说明理由(用表或直接用公式);[武汉大学2007研]
答:最优方案不会发生变化。
因为在计算任意空格的检验数时,若其通过变化行的一个
基格,则其必经过两个基格,则,∴最优方案不发生变化。
五、计算题
1.甲、乙、丙三个铁矿石开采基地向A、B、C、D四个工厂供应原料,各供应地的供应量(万吨),各需求地需求量(万吨)和相互之间的运价(百万元/万吨)如表4-1所示。
由于外在的原因,工厂D的原料只能由铁矿石开采基地丙来供应。
请求解满足这一要求的最优调运方案,要求采用最小元素法建立初始调运方案,采用位势法进行方案检验。
[北京交通大学2011研]
表4-1
解:该问题属于运输平衡问题。
因为工厂D的原料只能由铁矿石开采基地丙来供应,所以这里规定甲、乙和D之间的运价为M,M
表示足够大的正数。
采用最小元素法得初始调运方案如表4-2所示:(因为基格个数=7-1=6个,故在一空格中填入0)
表4-2
σσαασ
'=−∆+∆=
丙
用位势法检验得各空格的检验数(括号内)如表4-3所示:
表4-3
在初始方案中,存在两个非基变量的检验数小于0,所以该方案不是此问题的最优方案,需进行进一步调整。
利用闭回路法进行解的改进。
在初始方案表中以(丙,A)出发作一闭回路,利用闭回路进行调整,得到的结果如表4-4所示:
表4-4
用位势法再对上述改进解进行检验,计算出各空格的检验数如表4-5所示:
表4-5
从上述计算可得,所有非基变量的检验数均大于0,所以该改进方案就是最优方案。
2.某运输问题的一个运输方案如表4-6所示。
格子右上角的黑体数字为相应供需方之间的运价,右下角的斜体数字为相应的运输量。
表4-6。