第3章线性规划问题的计算机求解
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《管理运筹学》课后习题答案第2章线性规划的图解法1.解决方案:X25`a1bo1c6x1可行的区域是oabc等值线为图中虚线部分从图中可以看出,最优解是B点,最优解是x1=121569,x2?。
最优目标函数值:7772.解:x21零点六0.100.10.61x1有唯一解、无可行解、无界解、无可行解和无限解x1?0.2x2?0.6,函数值为3.6。
三百六十九20923有唯一解,函数值为。
83x2?3x1?3.解决方案:(1).标准形式:麦克斯夫?3x1?2x2?0s1?0s2?0s39x1?2x2?s1?303x1?2x2?s2?132x1?2x2?s3?9x1,x2,s1,s2,s3?0(2).标准形式:明夫?4x1?6x2?0s1?0s23x1?x2?s1?6x1?2x2?s2?107x1?6x2?4x1,x2,s1,s2?0(3).标准形式:明夫?x1?2x2?2x2?0s1?0s2“”?3x1?5x2?5x2?s1?七十 '''2x1'?5x2?5x2?503x?2x?2x?s2?30'''x1',x2,x2,s1,s2?0'1'2''2标准形式:麦克斯?10x1?5x2?0s1?0s23x1?4x2?s1?95x1?2x2?s2?8x1,x2,s1,s2?0松弛变量(0,0)的最优解为X1=1,X2=3/23705.解决方案:标准形式:明夫?11x1?8x2?0s1?0s2?0s310x1?2x2?s1?203x1?3x2?s2?184x1?9x2?s3?36x1,x2,s1,s2,s3?0剩余变量(0.0.13)最优解为x1=1,x2=5.6.解决方案:(10)最优解为x1=3,x2=7.(11)1?c1?3(12)2?c2?6(13)x1?6x2?四(14)最优解为x1=8,x2=0.(15)不变化。
第三章思考题、主要概念及内容“管理运筹学”软件的操作方法“管理运筹学”软件的输出信息分析复习题1.见第二章第7题,设x1为产品Ⅰ每天的产量,x2为产品Ⅱ每天的产量,可以建立下面的线性规划模型:max z=500x1+400x2;约束条件:2x1≤300,3x2≤540,2x1+2x2≤440,1.2x1+1.5x2≤300,x1,x2≥0.使用“管理运筹学”软件,得到的计算机解如图1所示图1根据图3-5回答下面的问题:(1) 最优解即最优产品组合是什么?此时最大目标函数值即最大利润为多少?(2) 哪些车间的加工工时数已使用完?哪些车间的加工工时数还没用完?其松弛变量即没用完的加工工时数为多少?(3) 四个车间的加工工时的对偶价格各为多少?请对此对偶价格的含义予以说明.(4) 如果请你在这四个车间中选择一个车间进行加班生产,你会选择哪个车间?为什么?(5) 目标函数中x1的系数c1,即每单位产品Ⅰ的利润值,在什么范围内变化时,最优产品的组合不变?(6) 目标函数中x2的系数c2,即每单位产品Ⅱ的利润值,从400元提高为490元时,最优产品组合变化了没有?为什么?(7) 请解释约束条件中的常数项的上限与下限.(8) 第1车间的加工工时数从300增加到400时,总利润能增加多少?这时最优产品的组合变化了没有?(9) 第3车间的加工工时数从440增加到480时,从图3-5中我们能否求得总利润增加的数量?为什么?(10) 当每单位产品Ⅰ的利润从500元降至475元,而每单位产品Ⅱ的利润从400元升至450元时,其最优产品组合(即最优解)是否发生变化?请用百分之一百法则进行判断.(11) 当第1车间的加工工时数从300增加到350,而第3车间的加工工时数从440降到380时,用百分之一百法则能否判断原来的对偶价格是否发生变化?如不发生变化,请求出其最大利润.2. 见第二章第8题(2),仍设xA为购买基金A的数量,xB为购买基金B的数量,建立的线性规划模型如下:max z=5xA+4xB;约束条件:50xA+100xB≤1 200 000,100xB≥300 000,xA,xB≥0.使用“管理运筹学”软件,求得计算机解如图2所示.图2根据图2,回答下列问题:(1) 在这个最优解中,购买基金A和基金B的数量各为多少?这时获得的最大利润是多少?这时总的投资风险指数为多少?(2) 图3-7中的松弛/剩余变量的含义是什么?(3) 请对图3-7中的两个对偶价格的含义给予解释.(4) 请对图3-7中的目标函数范围中的上、下限的含义给予具体说明,并阐述如何使用这些信息.(5) 请对图3-7中的常数项范围的上、下限的含义给予具体说明,并阐述如何使用这些信息.(6) 当投资总金额从1 200 000元下降到600 000元,而在基金B上至少投资的金额从300 000元增加到600 000元时,其对偶价格是否发生变化?为什么?3. 考虑下面的线性规划问题:min z=16x1+16x2+17x3;约束条件:x1+x3≤30, -x2+6x3≥15,05x13x1+4x2-x3≥20,x1,x2,x3≥0.其计算机求解结果如图3所示.图3根据图3,回答下列问题:(1) 第二个约束方程的对偶价格是一个负数(为-3622) ,它的含义是什么? ,它的含义是什么?(2) x2的相差值为0703(3) 当目标函数中x1的系数从16降为15,而x2的系数从16升为18时,最优解是否发生变化?(4) 当第一个约束条件的常数项从30减少到15,而第二个约束条件的常数项从15增加到80时,你能断定其对偶价格是否发生变化吗?为什么?。
线性规划问题计算机解法本节将简要介绍几种软件求解线性规划问题的方法.1.6.1应用EXCEL求解线性规划问题以EXCEL2007为例,首先加载EXCEL规划求解加载项,具体操作步骤为:Office按钮——EXCEL选项——加载项——转到——加载宏——规划求解加载项,此时在“数据”选项卡中出现带有“规划求解”按钮的“分析”组.下面仍然以例1.5为例,说明其求解过程:1设计电子表格将模型中的数据直接输入到工作表中并保存文档.其中,A列为说明性文字,A3为决策变量的初始值,可以任意给定,本例均设为0;在D4其中键入“=SUMPRODUCT (B$3:C$3,B4:C4)”或者从直接从函数中选择,SUMPRODUCT是EXCEL的一个内置函数,,x x初始其功能是两个向量或者矩阵对应元素乘积的和,因此表示表示目标函数值,由于12值设为0,因而显示0;同理在D5其中键入“=SUMPRODUCT(B$3:C$3,B5:C5)”,以此类推,其显示值均为0.2设置规划求解参数点击“分析”组中的“规划求解”按钮即可弹出如下对话框:在设计目标目标单元格中键入$D$4,或者直接点击单元格D4,并选择“最大值”选项,如下图所示点击对话框中“添加”,弹出如下对话框在“单元格引用位置”栏中键入“$D$ 5”(或点击单元格D5),选择“<=”(点击出现下拉菜单,可以选择其他约束形式),在约束值栏中键入“$F$5”(或点击单元格F5),确定后弹出下面对话框:类似于上一步操作,添加所有的约束条件后如下图所示:3 应用规划求解工具:点击“求解”弹出如下对话框,选择“保存规划求解结果”与“运算结果报告”确定后则形成一张新的工作表:如果想得到价值系数、资源向量等条件对最优值的影响,可以在步骤3中选择输出“敏感性报告”.1.6.1应用LINGO求解线性规划问题从上面的介绍中看出,用EXCEL求解线性规划问题时操作简单,而其在输入数据方面有其方便之处.但如果决策变量和约束条件很多的话,其运行速度就不及专业的优化软件了.本节介绍一种专业的优化软件--LINGO的使用方法.LINDO 是 Linear Interactive Discrete Optimizer的缩写,是一个线性和整数规划的软件系统. LINDO /386 5.3以上版本,最大规模的模型的非零系数可以达到1,000,000个,最大变量个数可以达到100,000个,最大目标函数和约束条件个数可以达到32000个,最大整数变量个数可以达到100,000个。
3. 线性规划的应用及计算机求解迄今为止,线性规划可以说是最成功的定量分析工具之一。
特别是随着信息技术的发展, 线性规划在国民经济的各行各业中,特别是在金融,企业管理,市场销售,人力资源,和生产管理等领域获得广泛应用。
实践证明,利用线性规划分配资源可为企业和社会节约大量财富。
在本章中,我们将要研究常见的资源配置问题并说明如何利用线性规划工具求解最优配置问题。
对于那些愿意将工作完成更好的个人或机构,为满足某一特定目标而对有限资源进行分配是一件非常重要的工作。
3.1线性规划在制造业中的应用:制定生产计划在制造行业中,利用线性规划制订企业的生产计划是非常普遍现象。
详细的生产计划包括决定生产那些规格的产品以及对应于每种产品的数量,同时生产计划一方面应当考虑市场需求和有效地满足企业现有的原材料,人力,材料供应,和设备加工能力等约束条件,另一方面应当考虑产品之间的关系。
线性规划能够根据管理者的目标在各种可行的生产方案中挑选出一个最优的方案,比如说,寻求利润最大的生产方案。
3.1.1汽车生产计划首都汽车制造厂生产五种不同档次轿车,而生产轿车的关键原材料或部件,以及熟练技术工人的工时都是有限的,工厂经营者需要决定每款轿车的产量,使得总利润最大。
为了建立线性规划模型,我们首先定义决策变量如下:=1X 豪华型轿车的产量=2X 高档轿车的产量=3X 中档轿车的产量=4X 经济型轿车的产量=5X 微型豪华轿车的产量每辆轿车的车身都必须使用用同一种混合材料制造,其库存总量是000,502m 。
装配任何一款轿车都用到两种基础配件:配件A 和配件B ,而工厂现有库存量分别是000,10件和000,25件。
装配线上的工人必须接受过专业训练,工厂技术工人的总工时为000,2小时。
我们假设其他在轿车生产过程中的其他辅助材料,零配件,像轮胎,皮革,塑料成品等可以随叫随到,不受限制,还假设其他工种工人的工时数不受限制。
每款轿车的单车利润是单车销售收入减单车生产成本,假设各款轿车的单车利润分别为人民币58,43,25,17,和28万元,所以下述目标函数反应了生产计划的总利润:543212817254358X X X X X P ++++=在资源使用方面,每辆豪华型轿车的车身需用去252m 混合材料,高档轿车,中档轿车,经济型轿车,和微型豪华轿车的单车用料分别为15,10,5,和12m 。