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运筹学1

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运筹学1

运筹学1
解：设 x1和x2分别表示产品甲和乙的产量， 这样可以建立如下的数学模型。 目标函数：Max 20x1 +30 x2 约束条件：s.t. 3 x1 + 7 x2 ≤ 240（劳动力限制） 2 x1 + 4 x2 ≤ 150（原材料限制） 4 x1 + 3 x2 ≤ 250（设备限制） x1，x2≥ 0（非负约束）
16/10
若将目标函数变为max Z = 2x1 + 4x2 ，则表示目标函数的等值线与约束 条件x1 + 2x2 ≤8的边界线x1 + 2x2 = 8平行。当Z值由小变大时，与线段Q 2Q3重合，如图1.3所示，线段Q2Q3上任意一点都使Z取得相同的最大值， 即这个线性规划问题有无穷多最优解。
17/10
运筹学第一次作业指导
储宜旭
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运筹学
2/10
3/10
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5/10
实际问题线性规划模型的基本步骤： (1) 确定决策变量。这是很关键的一步，决策变量选取 得当，不仅会使线性规划的数学模型建得容易，而且 求解比较方便。 (2) 找出所有限制条件，并用决策变量的线性等式或不 等式来表示，从而得到约束条件。一般可用表格形式 列出所有的限制数据，然后根据所列出的数据写出相 应的约束条件，以避免遗漏或重复所规定的限制要求。 (3) 把实际问题所要达到的目标用决策变量的线性函数 来表示，得到目标函数，并确定是求最大值还是最小 值。
10/10
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12/10
线性规划问题的图解法
为了给后面的线性问题的基本理论提供较直观的几何说明， 先介绍线性规划问题的图解法。 我们把满足约束条件和非负条件的一组解叫做可行解，所有 可行解组成的集合称为可行域。 图解法的一般步骤如下。 (1) 建立平面直角坐标系。 (2) 根据线性规划问题的约束条件和非负条件画出可行域。 (3) 作出目标函数等值线Z = c(c 为常数)，然后根据目标函 数平移等值线至可行域边界，这时目标函数与可行域的交点 即最优解。

运筹学(一)

运筹学(一)

第三节
单纯形法原理
一、线性规划问题的解
可行解：满足约束条件的解称为可行解，可行解的集合称
a m 1 x1
a
m
2
x2
amnxn (,)bm
x1, x2 , , xn 0
n : 变 量 个 数 ; m:约 束 行 数 ;
n:变量个数 m：约束个数 cj:价值系数 bi:资源拥有量 aij :工艺系数
n m :线性规划问题的规模
c j : 价 值 系 数 ; b j : 右 端 项 ; aij : 技 术 系 数
2x1 x2 x3 x3 x4 9
st.34xx11
x2 2x3 2x3 x5 2x2 3x3 3x3 6
4
x1, x2, x3, x3, x4, x5 0
第二节
图解法
一、图解法的步骤
1.画出直角平面坐标系； 2.图示约束条件，找出可行域； 3.图示目标函数； 4.最优解的确定。
x2 2x2
2x3 3x3
4 6
x1 0, x2 0, x3取值无约束
解： z令 z,x1x1,x3x3 x3 ,其x中 3 ， x3 0， 同时引入x4松 和弛 剩变 余 x5,标 量 变准 量形式
m z x a 1 2 x 2 x 3 x 3 3 x 3 0 x 4 0 x 5
1940年，英国军事部门成立了第一个由一些数学家、物理学家 和工程专家等组成的OR小组，负责研究一些武器有效使用的问题。
1942年，美国也成立了由17人组成的OR小组，研究反潜艇策 略等问题。
（3）二战后：推广与发展
战时从事运筹学研究的许多专家转到了经济部门、民用企业、大 学或研究所，继续从事决策的数量方法的研究，运筹学作为一门学 科逐步形成并得以迅速发展。运筹学发展到今天，已成为分支学科 众多的一个繁荣昌盛的大家族。随着电子计算机的发展和使用，运 筹学处理复杂性问题的能力大大加强，成为解决实际问题的有力工 具，广泛地应用于企业管理、交通运输、公共服务等领域。

《运筹学》课件 第一章 线性规划

《运筹学》课件 第一章 线性规划

10
解：令
xi=
1， Si被选中
min z= ci xi i 1 10
0， Si没被选中
xi 5
i 1
x1 x8 1 x7 x8 1
称为技术系数
b= (b1,b2, …, bm) 称为资源系数
2、非标准型
标准型
（1）Min Z = CX
Max Z' = -CX
（2）约束条件
• “≤”型约束，加松弛变量；
松弛变量
例如： 9 x1 +4x2≤360
9 x1 +4x2+ x3=360
• “≥”型约束，减松弛变量；
例、将如下问题化为标准型
数据模型与决策 (运筹学）
课程教材：
吴育华,杜纲. 《管理科学基础》，天津大学出版社。
绪论
一、运筹学的产生与发展
运筹学（Operational Research) 直译为“运作研究”。
• 产生于二战时期 • 60年代，在工业、农业、社会等各领域得到广泛应用 • 在我国，50年代中期由钱学森等引入
Min z x1 2x2 3x3
x1 x2 x3 7
s.t
.
x1 x2 x3 3x1 x2 2
x3
2
5
x1, x2 , x3 0
解：令 Min z Max z' (z' z) ，第一个约束加松弛变量x5，
第二个约束减松弛变量x6，得标准型：
Max z' x1 2x2 +3x3
x1 x2 x3 x4 7
s.t .
x1 x2 3x1
x3 x2
x5 2 2x3 5
x1 , , x5 0

运筹学第1章-线性规划

运筹学第1章-线性规划
凸集的数学定义:设K为n维欧氏空间的一个点集，若K中任意两个 点X1和X2连线上的所有点都属于K，即“X =αX1+(1-α) X2 ∈ K(0≤a ≤ 1)”，则称K为凸集。设X(x1，x2，…，xn)，X1(u1， u2，...，un)，X2(v1，v2，…，vn)，如图1一5所示，“X =αX1+(1α) X2 ∈ K(0≤a ≤ 1)”的证明思路如下:
下一页 返回
图解法步骤：
（1）建立坐标系； （2）将约束条件在图上表示； （3）确立满足约束条件的解的范围； （4）绘制出目标函数的图形 （5）确定最优解
用图解法求解下列线性规划问题
max z 2x1 3x2
4x1 0x2 16
s.t
10xx11
4x2 2x2
12 8
x1, x2 0
1. 1.1问题举例
(1)生产计划问题。 生产计划问题是典型的已知资源求利润最大化的问题，对于此类
问题通常有三个假设:①在某一计划期内对生产做出的安排;②生产 过程的损失忽略不计;③市场需求无限制，即假设生产的产品全部 卖出。
下一页 返回
1.一般线性规划问题的数学模型
例1 用一块连长为a的正方形铁皮做一个容 器，应如何裁剪，使做成的窗口的容积为最 大？
解：设 x1, x2分别表示从A,B两处采购的原油量（单
位：吨），则所有的采购方案的最优方案为：
min z 200x1 290x2
0.15x1 0.50x2 150000
s.t
0.20x1 0.50x1
0.30x2 0.15x2
120000 120000
x1 0, x2 0
1. 1线性规划问题与模型
也可以写成模型(1-6)和模型(1-7)的形式，其中模型(1-7)较为常用。

运筹学-1、线性规划

运筹学-1、线性规划

则：
x1 x2 100
x1 ( x3 ) x4 x2 2
设x3为第二年新的投资； x4为第二年的保留资金；
则：
18
•设x5为第三年新的投资；x6为第三年的保留资金；
则：
x3 ( x5 ) x6 x4 2 x1 2
•设x7为第四年新的投资；第四年的保留资金为x8；
max Z 2 x7 x9 x1 x2 100 x 2x 2x 2x 0 2 3 4 1 4 x1 x3 2 x4 2 x5 2 x6 0 s.t 4 x3 x5 2 x6 2 x7 2 x8 0 4 x5 x7 2 x 8 2 x9 0 x 0, j 1, 2, , 9 j
13
例3：（运输问题）设有两个砖厂A1 、A2 ，产 量分别为23万块、27万块，现将其产品联合供应三 个施工现场B1 、 B2 、 B3 ，其需要量分别为17万 块、18万块、15万块。各产地到各施工现场的单位 运价如下表： 现场 砖厂 B1 B2 B3
A1 A2
5 6
14 18
7 9
问如何调运才能使总运费最省？
20
例5：（下料问题） 某一机床需要用甲、乙、 丙三种规格的钢轴各一根，这些轴的规格分别是 2.9,2.1, 1.5(m),这些钢轴需要用同一种圆钢来做，圆 钢长度为7.4m。现在要制造100台机床，最少要用多 少根圆钢来生产这些钢轴？
解：第一步：设一根圆钢切割成甲、乙、丙三 种钢轴的根数分别为y1,y2,y3，则切割方式可用不等 式2.9y1+2.1y2+1.5y3≤7.4 表示，求这个不等式的有实 际意义的非负整数解共有8组，也就是有8种不同的 下料方式，如下表所示：

运筹学第1章：线性规划问题及单纯型解法

运筹学第1章：线性规划问题及单纯型解法

原料甲 原料乙 最低含量 VA 0.5 0.5 2 VB1 1.0 0.3 3 VB2 0.2 0.6 1.2 VD 0.5 0.2 2 0.3 0.5 单价
分别代表每粒胶丸中甲, 设 x1, x2分别代表每粒胶丸中甲, 乙两种原料的用量
5
例3,合理下料问题 , 分别代表采用切割方案1~8的套数, 的套数, 设 xj 分别代表采用切割方案 的套数
19
( f(x
)= 3
6
1.2.2 单纯型法的基本思路
确定初试基础可行解
检查是否为 最优解? 最优解?
是
求最优解的目标函数值
否 确定改善方向
求新的基础可行解
20
1.2.3 单纯型表及其格式
IV CB III XB II x1 b c1 a11 a21 c1′′= cn+1 xn+1 b1 c2′′= cn+2 xn+2 b2 x2 … xn c2 … cn a12 … a1n a22 … a2n I xn+1 cn+1 1 0 0 zn+1 xn+2 cn+2 0 1 0 zn+2 … … … … … … xn+m cn+m 0 0 1 zn+m
OBJ : max f ( x) = 6x1 + 4x2 2x1 + x2 ≤ 10 铜资源约束 x1 + x2 ≤ 8 铅资源约束 s.t. x2 ≤ 7 产量约束 x1, x2 ≥ 0 产量不允许为负值 最优解: x1 = 2, x2 = 6, max f ( x) = 36.
4
例2,配料问题(min, ≥) ,配料问题(
2 max 1 O 1 2 3 4 D 5 6 7 H 8

运筹学：第1章 线性规划 第3节 对偶问题与灵敏度分析

运筹学：第1章 线性规划 第3节 对偶问题与灵敏度分析

s.t.
4x1 3x1
5x2 200 10x2 300
x1, x2 0
9x1 4x2 360
s.t.
34xx11
5x2 10 x
200 2 300
3x1 10x2 300
x1, x2 0
则D为
min z 360y1 200y2 300y3 300y4
9 y1 4 y2 3y3 3y4 7 s.t.4 y1 5y2 10 y3 10 y4 12
amn xn bm ym xn 0
机会成本 a1 j y1 a2 j y2 aij yi amj ym
表示减少一件产品所节省的可以增加的利润
（3）对偶松弛变量的经济解释——产品的差额成本
机会成本
利润
min w b1 y1 b2 y2 bm ym
a11 y1
st
a12
y1
a1n y1
max z CX
（P）
AX b
s
.t
.
X
0
（D）
min w Yb
s.t.
YA C Y 0
• （2）然后按照（D）、（P）式写出其对偶
例：写出下面线性规划的对偶规划模型：
max z 2x1 3x2
min w 3 y1 5y2 1y3
x1 2x2 3 y1 0
s.t.
2xx11
例如，在前面的练习中已知
max z 2.5x1 x2 的终表为
3x1 5x2 15 s.t.5x1 2x2 10
x1, x2 0
0 x3 9 2.5 x1 2
0 19 1 - 3
5
5
1
2
0
1
5

运筹学第1章

运筹学第1章

（第三版）《运筹学》教材编写组编清华大学出版社运筹学第1章线性规划与单纯形法第1节线性规划问题及其数学模型二.线性规划与目标规划第1章线性规划与单纯形法第2章对偶理论与灵敏度分析第3章运输问题第4章目标规划第1章线性规划与单纯形法第1节线性规划问题及其数学模型第2节线性规划问题的几何意义第3节单纯形法第4节单纯形法的计算步骤第5节单纯形法的进一步讨论第6节应用举例第1节线性规划问题及其数学模型•1.1 问题的提出•1.2 图解法•1.3 线性规划问题的标准形式•1.4 线性规划问题的解的概念第1节线性规划问题及其数学模型线性规划是运筹学的一个重要分支。

线性规划在理论上比较成熟，在实用中的应用日益广泛与深入。

特别是在电子计算机能处理成千上万个约束条件和决策变量的线性规划问题之后，线性规划的适用领域更为广泛了。

从解决技术问题的最优化设计到工业、农业、商业、交通运输业、军事、经济计划和管理决策等领域都可以发挥作用。

它已是现代科学管理的重要手段之一。

解线性规划问题的方法有多种，以下仅介绍单纯形法。

1.1 问题的提出从一个简化的生产计划安排问题开始例1某工厂在计划期内要安排生产Ⅰ、Ⅱ两种产品，已知生产单位产品所需的设备台时及A、B两种原材料的消耗，如表1-1所示。

资源产品ⅠⅡ拥有量设备 1 2 8台时原材料A40 16kg原材料B0 4 12kg续例1该工厂•每生产一件产品Ⅰ可获利2元，•每生产一件产品Ⅱ可获利3元，•问应如何安排计划使该工厂获利最多?如何用数学关系式描述这问题，必须考虑称它们为决策变量。

产品的数量，分别表示计划生产设II I,,21x x ∙12416482212121≤≤≤+∙x ;x ;x x ,x ,x 这是约束条件。

即有量的限制的数量多少，受资源拥生产021≥∙x ,x ,即生产的产品不能是负值这是目标。

最大如何安排生产，使利润,∙数学模型⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤≤++=0124164823221212121x ,x x x x x :x x z max 约束条件目标函数例2. 简化的环境保护问题靠近某河流有两个化工厂(见图1-1)，流经第一化工厂的河流流量为每天500万立方米，在两个工厂之间有一条流量为每天200万立方米的支流。

运筹学 第一讲

运筹学 第一讲

标函数实现最大化或最小化。
满足以上三个条件的数学模型称为线性规划的数学模型。
（二）线性规划问题一般形式
max(min) z=c1x1+c2x2+…+cnxn
（三） 线性规划模型的隐含假设： 1、比例性：决策变量在目标函数及约束条件中严格按比 例变化，不存在实际经济活动中的边际效用递减效应。
2、可加性：决策变量独立，相互之间不发生关联，且不
• 运筹学（Operations Research）是用数学方法研究各种系统的最优化问
题，运筹学强调发挥现有系统的效能，应用数学模型求得合理利用各种资
源的最佳方案，为决策者提供科学决策的依据。 • 运筹学的内容有数学规划、运输问题、图与网络分析、排队论、存储论、
决策论和对策论等，其中数学规划又包括线性规划，整数规划，非线性规
术求得系统运营的最优解。
４、运筹学的研究动机是为决策者提供科学决策的依据。 运筹学在工业，农业，商业，物流，经济计划，人力资源，军事等行业都有着非
常广泛的应用。有人曾对世界上500家著名的企业集团或跨国公司进行过调查，发现
其中95%曾使用过线性规划，75%使用过运输模型，90%使用过网络计划技术，90%使用 过存储模型，43%使用过动态规划。 由此可见运筹学一门应用性很强的学科。特别是随着计算机技术的不断发展，计 算机成为运筹学最强有力的运算工具，运筹学越来越显示出其广泛的使用价值。
0 4KG/件
8台时
16KG 12KG
该厂每生产一件产品Ⅰ可获利2元，每生产一件产品 Ⅱ可获利3元，问应如何安排生产获利最多？
决策变量 价值系数 技术系数
x1
2 1 4 0
x2
3 2 0 4
资源系数 8 16 12

运筹学基础(1)

运筹学基础(1)

展
英国创刊 ☺ 1952年第一个运筹学学会在美国成立
☺ 1947年丹齐克在研究美国空军资源优化配置 时提出线性规划及其通用解法——单纯形法
战后这些研究成果被应用到生
产、经济领域，其发展可以分
运
为三个阶段：
筹 学
的
① 1945至50年代初期—创建时期
② 50年代初期至50年代末期——成长 时期
产
生
商船护航的规模等等。
战后这些研究成果被应用到生
产、经济领域，其发展可以分
运
为三个阶段：
筹 学
的
① 1945至50年代初期—创建时期
☺ 1948年英国成立“运筹学俱乐部”在煤力、 电力等部门推广应用运筹学
产
☺ 相继一些大学开设运筹学课程
生
1948年美国麻省理工学院
和
1950年英国伯明翰大学
发
☺ 1950年第一本运筹学杂志《运筹学季刊》在
的 定 义
与 特 点
为“运作研究”。
美国运筹学会认为：运筹学所研 究的问题，通常是在要求有限资 源的条件下科学地决定如何最好 地设计和运营人机系统。
中国大百科全书释义：它用数学 方法研究经济、民政和国防等部 门在内外环境的约束条件下合理 分配人力、物力、财力等资源， 使实际系统有效运行的技术科学，
bi ,i 1,2m 为资源系数；
aij ,i 1,2m, j 1,2n 为技术系数，或约束
系数 ；
mn
运筹学基础
第四讲
主讲教师：郑黎黎
学时：48
线 性 数规 学划 模问 型题 及 其
线性规划的标准形式有四个特点 ： 目标最大化、约束为等式、右端项 非负、决策变量均非负。 对于各种非标准形式的线性规划问 题，我们总可以通过以下变换，将 其转化为标准形式。

运筹学第一章

运筹学第一章
OR1
30
1.1.3解的概念
概念： 1、可行解：满足所有约束条件的解。 2、可行域：即可行解的集合。所有约束条件的交 集，也就是各半平面的公共部分。满足所有约 束条件的解的集合，称为可行域。 3、凸集：集合内任意两点的连线上的点均属于这 个集合。如：实心球、三角形。线性规划的可 行域是凸集。
OR1
OR1
27
线性规划图解法例题
（无界解）
max z x 2 y x y 1 2 x 4 y 3 x 0, y 0
OR1
28
线性规划图解法例题
（无解）
min z x 2 y x y 2 2 x 4 y 3 x 0, y 0
请问该 医院至 少需要 多少名 护士？
5
例题2建模
目标函数：min Z=x1+x2+x3+x4+x5+x6 约束条件： x1+x2 ≥70
x2+x3 ≥60 x3+x4 ≥ 50 x4+x5 ≥20 x5+x6 ≥30 非负性约束：xj ≥0,j=1,2,…6
OR1
6
例题3：运输问题
三个加工棉花的加工厂，并且有三个仓库供应棉花，各 供应点到各工厂的单位运费以及各点的供应量与需求量 分别如下表所示：问如何运输才能使总的运费最小？
OR1
14
总
结
从以上 5 个例子可以看出，它们都属于优化问题，它们 的共同特征： 1 、每个问题都用一组决策变量表示某一方案；这组决 策变量的值就代表一个具体方案，一般这些变量取值是 非负的。 2 、存在一定的约束条件，这些约束条件可以用一组线 性等式或线性不等式来表示。 3 、都有一个要求达到的目标，它可用决策变量的线性 函数（称为目标函数）来表示。按问题的不同，要求目 标函数实现最大化或最小化。 满足以上三个条件的数学模型称为线性规划的数学模型。

(名词解释)运筹学

(名词解释)运筹学

(名词解释)运筹学
运筹学是一门研究如何在有限资源下做出最佳决策的学科。

它
涉及数学、统计学和计算机科学等多个领域，旨在找到最优解决方
案以最大程度地满足特定目标或约束条件。

运筹学的应用范围非常
广泛，包括生产调度、物流管理、供应链优化、交通规划、金融风
险管理等诸多领域。

在运筹学中，常用的方法包括线性规划、整数规划、动态规划、排队论、模拟等。

线性规划用于解决线性约束条件下的最优化问题，整数规划则是在变量为整数时的最优化问题，动态规划通过分阶段
决策来解决多阶段问题，排队论则研究排队系统的性能指标，模拟
则是通过构建模型来模拟实际系统的运行情况。

运筹学的发展历史可以追溯到二战期间，当时运筹学被用于军
事决策和战争规划，随后逐渐应用于工业生产和商业管理领域。

如今，随着信息技术的发展，运筹学在大数据分析、人工智能和机器
学习等方面也得到了广泛应用。

总的来说，运筹学致力于通过科学的方法和技术手段，帮助人
们做出最佳决策，提高资源利用效率，降低成本，优化系统运行，对于提升生产效率和管理水平具有重要意义。

名词解释运筹学

名词解释运筹学

名词解释运筹学
运筹学是现代管理学的一门重要专业基础课，起源于20世纪30年代初。

其主要目的是在决策时为管理人员提供科学依据，是实现有效管理、正确决策和现代化管理的重要方法之一。

该学科应用于数学和形式科学的跨领域研究，利用统计学、数学模型和算法等方法，去寻找复杂问题中的最佳或近似最佳的解答。

运筹学经常用于解决现实生活中的复杂问题，特别是改善或优化现有系统的效率。

研究运筹学的基础知识包括实分析、矩阵论、随机过程、离散数学和算法基础等。

而在应用方面，多与仓储、物流、算法等领域相关。

因此运筹学与应用数学、工业工程、计算机科学、经济管理等专业相关。

以上内容仅供参考，建议查阅运筹学书籍获取更全面和准确的信息。

运筹学(一)

运筹学(一)

一、运筹学的起源与发展
1.什么是运筹学 英文：Operational Research(英国)
Operations Research(美国) （直译为“作业研究”、“运用研究”）
中文：运筹学（来源于“夫运筹帷幄之中，决胜 于千里之外”）
运筹学是在实行管理的领域，运用数学方法， 对需要进行管理的问题统筹规划，作出决策的一
库存管理。存储论应用于多种物资库存量的管理，确定某些设备的合 理的能力或容量以及适当的库存方式和库存量
运输问题。用运筹学中运输问题的方法，可以确定最小成本的运输线 路、物资的调拨、运输工具的调度以及建厂地址的选择。
人事管理。可以用运筹学方法对人员的需求和获得情况进行预测；确 定合适需要的人员编制；用指派问题对人员合理分配；用层次分析法 等方法来确定一个人才评价体系等。
4
x1, x2, x3 , x3, x4, x5 0
第二节
图解法
一、图解法的步骤
1.画出直角平面坐标系； 2.图示约束条件，找出可行域； 3.图示目标函数； 4.最优解的确定。
例4：用图解法求解以下线性规划问题
max z 2x1 x2
5x2 15
st.6
x1 2 x1
x2 x2
3.线性规划问题的最优解若存在，则最优解或 最优解之一一定是可行域的凸集的某个顶点。
4 .解题思路是，先找凸集的任一顶点，计算其 目标函数值。比较其相邻顶点函数值，若更 优，则逐点转移，直到找到最优解。
第三节
单纯形法原理
一、线性规划问题的解
可行解：满足约束条件的解称为可行解，可行解的集合称
为可行域。
解：令z z, x1 x1, x3 x3 x3,其中x3，x3 0， 同时引入松弛变量x4和剩余变量x5 , 标准形式化为：

运筹学1至6章习题参考答案

运筹学1至6章习题参考答案
C(j)-Z(j)
0
2
11/8
0
-3/4
0
9
X4
0
0
0
9/8
1
7/16
-1/4
27/4
6
X1
3
1
0
-1/2
0
1/4
0
3
M
X2
2
0
1
[11/16]
0
-3/32
1/8
1/8
0.181818
C(j)-Z(j)
0
0
0
0
-9/16
-1/4
37/4
X3进基、X2出基，得到另一个基本最优解。
C(j)
3
2
-0.125
6重油
7残油
辛烷值
80
115
105
蒸汽压：公斤／平方厘米
1.0
1.5
0.6
0.05
每天供应数量(桶)
2000
1000
1500
1200
1000
1000
800
问炼油厂每天生产多少桶成品油利润最大，建立数学模型。
解设xij为第i（i＝1,2,3,4）种成品油配第j(j=1,2,…,7)种半成品油的数量（桶）。
10
-5
1
0
0
0
* Big M
5
3
1
0
0
0
X1
10
1
3/5
1/5
0
1/5
2
X4
0
0
4
-9
1
1
25
C(j)-Z(j)
0
-11
-1

运筹学

运筹学

绪论一、运筹学一词起源于20世纪30年代。

据《大英百科全书》释义，“运筹学是一门应用于管理有组织系统的科学”，“运筹学为掌管这类系统的人提供决策目标和数量分析的工具”。

我国《辞海》中有关运筹学条目的释义为：“运筹学主要研究经济活动与军事活动中能用数量来表达有关运用、筹划与管理方面的问题。

它根据问题的要求，通过数学的分析与运算，做出综合性的合理安排，以达到较经济较有效地使用人力物力”。

运筹学一词的英文原名，美国英语Operations Research，英国英语Operational Research （缩写为O.R.），可直译为“运用研究”或“作业研究”。

1957年我国从“夫运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”这句古语中摘取“运筹”二字，将O.R.正式译作运筹学，比较恰当地反映了这门学科的性质和内涵。

由于运筹学涉及的主要领域是管理问题，研究的基本手段是建立数学模型，并且比较多地运用各种数学工具，从这点出发，曾有人将运筹学称作“管理数学”。

二、朴素的运筹学思想在我国古代文献中就有不少记载，例如齐王赛马和丁渭主持皇宫的修复等事。

二战后，运筹学的发展大致可分为三个阶段：1、从1945年到20世纪50年代初，被称为创建时期。

2、20世纪50年代初期到20世纪50年代末期，被认为是运筹学的成长时期。

3、自20世纪60年代以来，被认为是运筹学迅速发展和开始普及的时期。

国际上著名的运筹学刊物有：Management Science，Operations Research，Journal of Operational Research Society，European Journal of Operations Research等，国内运筹学的刊物或较多刊登运筹学理论和应用的刊物主要有：运筹学学报，运筹与管理，系统工程学报，系统工程理论与实践，系统工程理论方法应用，数量经济技术经济研究，预测，系统工程，系统科学与数学等等。

运筹学第1章线性规划及单纯形法复习题

运筹学第1章线性规划及单纯形法复习题

max (min)
Z = CX
AX ≤ ( = , ≥ ) b X ≥ 0
3、线性规划的标准形式 、
ma0
4、线性规划问题的解 、 （一）求解方法
一 般 有 两种方法 图 解 法 单纯形法 两个变量、 两个变量、直角坐标 三个变量、 三个变量、立体坐标
适用于任意多个变量、 适用于任意多个变量、但需将 一般形式变成标准形式
（二）线性规划问题的解
1、解的概念 可行解：满足约束条件② 的解为可行解。 ⑴ 可行解：满足约束条件②、③的解为可行解。 所有解的集合为可行解的集或可行域。 所有解的集合为可行解的集或可行域。 最优解： 达到最大值的可行解。 ⑵ 最优解：使目标函数①达到最大值的可行解。 ⑶ 基：B是矩阵A中m×m阶非奇异子矩阵 是矩阵A ≠0）， ），则 是一个基。 （∣B∣≠0），则B是一个基。
§2 图 解 法
例一、 例一、 max
Z = 2 x 2 x 2 x 4 x
2 2 1
+ 3 x
2
2 x1 + x + 1 4 x1 x1 ≥
≤ 12 ≤ 8 ≤ 16 ≤ 12
2
⑴ ⑵ ⑶ ⑷
2
0, x
≥ 0
max
Z = 2 x1 + 3 x 2 x 2 x
2 2
当xj=0时, 必有 j=zj=0, 因此 时 必有y
∑P x = ∑P y = ∑P z
j =1
r
r
r
r
j
j
j =1
j
j
j =1
j
j
=b
∑(y
j =1
j
− z j ) Pj = 0

运筹学第一课

运筹学第一课
产品 甲 资源 设备A 设备 设备B 设备 材料C 材料 材料D 材料 利润（ 件 利润（元/件） 3 2 4 2 40 1 2 5 3 30 2 4 1 5 50 200 200 360 300 乙 丙 现有资源
分别为甲、 【解】设x1、x2、x3 分别为甲、乙、丙三种产品的产量数学模型 为：
m Z = 40x1 + 30x2 + 50x3 ax
10
4 配料问题
例5．某工厂要用三种原料1、 某工厂要用三种原料1 2、3混合调配出三种不同规格的 产品甲、 数据如右表。 产品甲、乙、丙，数据如右表。 该厂应如何安排生产， 问：该厂应如何安排生产，使利 润收入为最大？ 润收入为最大？
单价（ 产品名称 规格要求 单价（元/kg） ） 50 甲 原材料 1 不少于 50%，原材料 2 不超过 25% ， 35 乙 原材料 1 不少于 25%，原材料 2 不超过 50% ， 25 丙 不限 原材料名称 1 2 3 每天最多供应量 100 100 60 单价（ 单价（元/kg） ） 65 25 35
• 利润 = 总收入 - 总成本 = 甲乙丙三种产品的销售单价 产品数量 - 甲乙 甲乙丙三种产品的销售单价*产品数量 丙使用的原料单价*原料数量 原料数量， 丙使用的原料单价 原料数量，故有
目标函数
50（ +35（ +25（ Max 50（x11+x12+x13）+35（x21+x22+x23）+25（x31+x32+x33）-65 25（ 35（ （x11+x21+x31）-25（x12+x22+x32）-35（x13+x23+x33） = -15x11+25x12+15x13-30x21+10x22-40x31-10x33

运筹学第一章

运筹学第一章

第一章、 线性规划和单纯形法1.1 线性规划的概念一、线性规划问题的导出1．(引例) 配比问题——用浓度为45%和92%的硫酸配置100t 浓度为80%的硫酸。

取45%和92%的硫酸分别为x1和x2t,则有： 求解二元一次方程组得解。

目的相同，但有5种不同浓度的硫酸可选（30%，45%，73%，85%，92%）会出现什么情况？设取这5种硫酸分别为 x1、x2、x3、x4、x5 t, 则有： ⎩⎨⎧⨯=++++=++++1008.092.085.073.045.03.01005432154321x x x x x x x x x x 请问有多少种配比方案？为什么？哪一种方案最好？假设5种硫酸价格分别为：400，700，1400，1900，2500元/t ，则有：2.生产计划问题如何制定生产计划，使三种产品总利润最大？考虑问题：⎩⎨⎧⨯=+=+1008.092.045.01002121x x x x ⎪⎩⎪⎨⎧=≥⨯=++++=++++++++=5,,2,1,01008.092.085.073.045.03.0100..250019001400700400543215432154321 j x x x x x x x x x x x t s x x x x x MinZ j（1）何为生产计划？（2）总利润如何描述？（3）还要考虑什么因素？（4）有什么需要注意的地方（技巧）？（5）最终得到的数学模型是什么？二、线性规划的定义和数学描述（模型）1．定义：对于求取一组变量xj (j =1,2,......,n)，使之既满足线性约束条件，又使具有线性表达式的目标函数取得极大值或极小值的一类最优化问题称为线性规划问题，简称线性规划。

2.配比问题和生产计划问题的线性规划模型的特点：用一组未知变量表示要求的方案，这组未知变量称为决策变量；存在一定的限制条件，且为线性表达式；有一个目标要求（最大化，当然也可以是最小化），目标表示为未知变量的线性表达式，称之为目标函数； 对决策变量有非负要求。

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可控因素：每天生产三种产品的数量，分别设为 x1 , x2 , x3 目标：每天的生产利润最大 利润函数 3 x1 5 x2 4 x3 约束条件： 每天原料的需求量不超过可用量： 原料 P1 ： 2 x1 3 x2 1500 原料 P2 ： 2 x2 4 x3 800 原料 P3 ： 3 x1 2 x2 5 x3 2000 蕴含约束：产量为非负数
第12页
例:生产计划问题
某工厂用三种原料生产三种产品，已知的条件 如表所示，试制订总利润最大的生产计划
单位产品所需原料 数量（公斤）
原料P1
产品Q1
产品Q2
产品Q3
原料可用量 （公斤/日）
2
3
0
1500
原料P2
原料P3 单位产品的利润 （千元）
0
3 3
2
2 5
4
5 4
800
2000
第13页
问 题 分 析
第一章：绪 论（2） 第二章：线性规划和单纯形法（4） 第三章：线性规划对偶理论与应用（4） 第四章：目标规划（4） 第五章：整数规划（6） 第六章：动态规划（4） 第七章：马尔科夫链及其决策过程（4） 第八章：网络优化模型（4） 第九章：库存论 （2） 第十章：决策论 （4） 第十一章：博弈论 （2）
第20页
参数规划
参数规划是系数或常数项中带有参数的规划问题，主要研究 问题的解法：当参数在什么范围变化时问题有解以及参数的 变化对最优解的影响。
动态规划
它是与时间有关的规划问题，它是研究多阶段决策过程最优 化问题。
目标规划
目标规划就是在给定的决策环境中，使决策结果与预定目标的 偏差达到最小的数学模型。 与线性规划有很大的区别，主要表现在：在线性规划中，要 求单个目标的优化，而目标规划则强调使多个目标得到满意 的解答。另一方面，线性规划中，为得到一个可行解，必须 满足所有的约束条件。
运筹学的定义： 1、为决策机构在其控制下业务活动进行决策 时，提供以数量化为基础的科学方法。
第8页
2、运筹学是一门应用科学，它广泛应用现有 的科学技术知识和数学方法，解决实际中提出 的专门问题，为决策者选择最优决策提供定量 依据。 3、运筹学是一种给出问题坏的答案的艺术， 否则的话问题的结果会更坏。
第21页
• 排队论 它是运筹学的又一个分支，它也叫做随机服务系统 理论。它的研究目的是要回答如何改进服务机构或 组织被服务的对象，使得某种指标达到最优的问题。 因为排队现象是一个随机现象，因此在研究排队现 象的时候，主要采用研究随机现象的概率论作为主 要工具。 • 库存论 它是一种研究物资最优存储及存储控制的理论。
－1,－1
不坦白 －10,0
这个例子本身就部分奠定了非合作博弈论的基础。
第25页在位者源自市场进入阻挠进入进入者
默许
斗争
40,50 0,300
－10,0 0,300
不进入
猜硬币博弈
猜硬币方 正 正 －1,1 1,－1 反 1,－1 －1,1 A
石头
石头· 剪子· 布
B
石头 0,0
剪子
1,－1 0,0 －1,1
x1 , x 2 , x 3 0
第14页
模型
是研究者对客观现实经过思维抽象后用文字、 图表、符号、关系式以及实体模样描述所认识 的客观对象。
max 3 x 1 5 x 2 4 x 3
s.t.
2 x 2 4 x 3 800
2 x1 3 x 2 1500
3 x 1 2 x 2 5 x 3 2000 x1 , x 2 , x 3 0
第31页
四、学科特点与学习方法
• 引入数学方法解决实际问题 --定性与定量方法结合 • 系统与整体性 --从全局考察问题 • 应用性 --源于实践、为了实践、服务于实践 • 交叉学科 --涉及经济、管理、数学、工程和系统等多学科 • 开放性 --不断产生新的问题和学科分支 • 多分支 --问题的复杂和多样性
2、生产计划与管理 生产、存储和劳动力的配合 合理下料、配料问题、物料管理 3、库存管理 物质库存量管理、停车场的大小、计算 机内存的大小
第28页
三、运筹学在管理中的应用
4、交通运输问题 空运、水运、公路运输、铁路运输、管 道运输、厂内运输 路线选择和行车时刻表（优化调度） 5、会计与财务分析及管理 预算、贷款、成本分析、资金管理
第19页
线性规划模型
• 模型
min 21 x 11 25 x 12 7 x 13 15 x 14 51 x 21 51 x 22 37 x 23 15 x 24
x11 x 21 x11 s .t . x12 x13 x14
x12 x13 x 14 2000 x 22 x 23 x 24 1100 x 21 1700 x 22 1100 x 23 200 x 24 100
了，他不招，那么你会作为证人而被无罪释放， 他将被判10年徒刑；如果你招了，他也招了，你 们都被判8年徒刑；如果他招了，你不招，他被无 罪释放，你被判10年；如果你们都不招，各判1年。
结果……
第24页
囚徒的困境(prisoners’ dilemma)
囚徒B
坦白 坦白 囚徒A 不坦白
－8,－8
0,－10
第16页
最优化模型
• 模型要素
变量—可控因素 目标—优化的动力和依据 约束—内部条件和外部约束
• 研究内容
建 模 概 念
最优 性条 件
算 法
灵敏 度分 析
第17页
线性规划模型
设要从甲地调出物质 2000 吨，从乙地调出物质 1100 吨，分别供给 A 地 1700 吨、B 地 1100 吨、C 地 200 吨、 地 100 吨。 D 已知每吨运费(单位百元)如表所示：
第3页
• 1939-1942年，运筹学的研究在英国军队各个部门迅 速扩展，并纷纷成立运筹学小组。美国人很快注意到 英国运筹学对作战指挥成功的运用，并在自己的军队 中也逐渐建立起各种运筹学小组，美国人称这种工作 为“Operations Research”或“Operations Analysis”(运筹学或运筹分析，或直译为作战研究 或作战分析)。 • 这些军事运筹学小组的工作从雷达系统的运行开始， 一直到战斗机群的拦截战术，空军作战战术评价，防 止商船遭受敌方潜艇的攻击，改进深水炸弹投放的反 潜艇战术等等。
21x11 25x12 7 x13 15x14 51x21 51x22 37x23 15x24
受限制条件：从某地运出的货物数量总和不超过该地可运 总量，从某地运入货物总量不少于该地需要总量即
x11 x12 x13 x14 2000 x 21 x 22 x 23 x 24 1100 x11 x 21 1700 x12 x 22 1100 x13 x 23 200 x14 x 24 100
第11页
• 数学规划 – 线性规划 约束条件和目标函数都是线性函数的数学规划； 主要解法是：单纯形法； 主要应用于企业规划和工农业的管理决策等方面。 – 非线性规划 它是线性规划的进一步发展和继续。许多实际问题如设计 问题、经济平衡问题都属于非线性规划的范畴。 – 整数规划 整数规划是研究决策变量取正整数或部分取整数的一类规 划问题。（人员分工指派问题）
第5页
• 二次大战胜利后，美英各国不但在军事部门继续 保留了运筹学的研究核心，而且在研究人员、组 织的配备及研究范围和水平上，都得到了进一步 的扩大和发展，同时运筹学方法也向政府和工业 等部门扩展。在这些新领域的研究中，得到很多 大学的支持，签订了不少协作研究的合同,大批专 门从事研究的公司也逐渐成立，如著名的RAND （兰德）公司就是在1949年成立的。
第29页
三、运筹学在管理中的应用
6、人力资源管理 人员需求、人员工作分配、人才评价、 工资和津贴的确定等。 7、设备维修、更新和可靠性、项目选择和评 价等 8、工程管理与优化设计 9、城市规划与管理 救火站、城市垃圾的清扫、搬运和处理。
第30页
三、运筹学在管理中的应用
10、计算机和信息系统 内存分配、文件寻找
第4页
• 研究问题：（1）反潜深水炸弹的合理爆炸深 度；（2）护航舰队保护商船的编队问题和当 船队遭受潜艇攻击时，如何使船队损失最小。 • 主要成果： • （1）计算出反潜深水炸弹的合理爆炸深度后， 使德国潜艇被摧毁数增加到400%； • （2）船只在受到敌机攻击时，提出了大船应 急转向，小船应缓慢转向的逃避方法，中弹数 由47%下降到29%。
第22页
• 图论 图论是研究由节点和边所组成的图形的数 学理论和方法 • 博弈论 博弈论是使用严谨的数学模型研究冲突对 抗条件下最优决策问题的理论。
第23页
关于博弈论，现代流传最广的是一个叫做“囚 徒困境”的故事。
说的是有两个人，纵火之后逃跑被警察抓住
了。因为证据不够充分，很难给他们定罪。聪明
的法官分别找他们谈话，告诉他们说，如果你招
布 －1,1 1,－1 0,0
第26页
盖硬币方
反
剪子 －1,1
布 1,－1
三、运筹学在管理中的应用
1、市场营销管理 （1）广告（广告费一定的情况下，受众面广， 效益高等；报纸、电台、电视、广告牌、 发传单等形式的优选） （2）产品定价 （3）新产品开发 （4）销售计划
第27页
三、运筹学在管理中的应用
4、运筹学是研究用科学方法来决定资源不充 分的情况下如何最好地设计人—机系统，并使 之最好运行的一门学科。
第9页
运筹学的发展趋势
• • • • • 成熟的学科分支向纵深发展 新的研究领域产生 与新的技术结合 与其他学科的结合加强 传统优化观念不断变化（并行子 空间法、协同优化方法）