运筹学4单纯形法迭代原理
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单纯形法原理及步骤单纯形法,求解线性规划问题的通用方法。
单纯形是美国数学家G.B.丹齐克于1947年首先提出来的。
它的理论根据是:线性规划问题的可行域是n维向量空间Rn中的多面凸集,其最优值如果存在必在该凸集的某顶点处达到。
顶点所对应的可行解称为基本可行解。
单纯形法的基本思想是:先找出一个基本可行解,对它进行鉴别,看是否是最优解;若不是,则按照一定法则转换到另一改进的基本可行解,再鉴别;若仍不是,则再转换,按此重复进行。
因基本可行解的个数有限,故经有限次转换必能得出问题的最优解。
如果问题无最优解也可用此法判别。
单纯形法是从某一基可行解出发,连续地寻找相邻的基可行解,直到达到最优的迭代过程,其实质是解线性方程组。
概述:根据单纯形法的原理,在线性规划问题中,决策变量(控制变量)x1,x2,…x n的值称为一个解,满足所有的约束条件的解称为可行解。
使目标函数达到最大值(或最小值)的可行解称为最优解。
这样,一个最优解能在整个由约束条件所确定的可行区域内使目标函数达到最大值(或最小值)。
求解线性规划问题的目的就是要找出最优解。
最优解可能出现下列情况之一:①存在着一个最优解;②存在着无穷多个最优解;③不存在最优解,这只在两种情况下发生,即没有可行解或各项约束条件不阻止目标函数的值无限增大(或向负的方向无限增大)。
单纯形法的一般解题步骤可归纳如下:①把线性规划问题的约束方程组表达成典范型方程组,找出基本可行解作为初始基本可行解。
②若基本可行解不存在,即约束条件有矛盾,则问题无解。
③若基本可行解存在,从初始基本可行解作为起点,根据最优性条件和可行性条件,引入非基变量取代某一基变量,找出目标函数值更优的另一基本可行解。
④按步骤3进行迭代,直到对应检验数满足最优性条件(这时目标函数值不能再改善),即得到问题的最优解。
⑤若迭代过程中发现问题的目标函数值无界,则终止迭代。
用单纯形法求解线性规划问题所需的迭代次数主要取决于约束条件的个数。
单纯形法求解原理过程第一篇:单纯形法求解原理过程单纯形法需要解决的问题:如何确定初始基本可行解;如何由一个基本可行解迭代出另一个基本可行解,同时使目标函数获得较大的下降;如何判断一个基本可行解是否为最优解。
min f(X)=-60x1-120x2 s.t.9x1+4x2+x3=360 3x1+10x2+x4=300 4x1+5x2+x5=200 xi≥0(i=1,2,3,4,5)(1)初始基本可行解的求法。
当用添加松弛变量的方法把不等式约束换成等式约束时,我们往往会发现这些松弛变量就可以作为初始基本可行解中的一部分基本变量。
例如:x1-x2+x3≤5 x1+2x2+x3≤10xi≥0 引入松弛变量x4,x5后,可将前两个不等式约束换成标准形式 x1-x2+x3+x4=5 x1+2x2+x3+x5=10xi≥0(i=1,2,3,4,5)令x1=x2=x3=0,则可立即得到一组基本可行解x1=x2=x3=0,x4=5,x5=10 同理在该实例中,从约束方程式的系数矩阵⎡94100⎤⎥A=[P1,P2,P3,P4,P5]=⎢310010⎢⎥⎢⎣45001⎥⎦中可以看出其中有个标准基,即⎡100⎤⎥B=⎢010⎢⎥⎢⎣001⎥⎦与B对应的变量x3,x4,x5为基本变量,所以可将约束方程写成X3=360-9x1-4x2 x4=300-3x1-10x2 x5=200-4x1-5x20 若令非基变量x1=x2=0,则可得到一个初始基本可行解X0 TX=[0,0,360,300,200]判别初始基本可行解是否是最优解。
此时可将上式代入到目标函数中,得: F(X)=-60x1-120x20对应的函数值为f(X)=0。
0由于上式中x1,x2系数为负,因而f(X)=0不是最小值。
因此所得的解不是最优解。
011(2)从初始基本可行解X迭代出另一个基本可行解X,并判断X 是否为最优解。
从一个基本可行解迭代出另一个基本可行解可分为两步进行:第一步,从原来的非基变量中选一个(称为进基变量)使其成为基本变量;第二步,从原来的基本变量中选一个(称为离基变量)使其成为新的非基变量。