第1章线性规划详解
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-1-第一章 线性规划§1 线性规划在人们的生产实践中,经常会遇到如何利用现有资源来安排生产,以取得最大经济效益的问题。
此类问题构成了运筹学的一个重要分支—数学规划,而线性规划(Linear Programming 简记LP)则是数学规划的一个重要分支。
自从1947年G . B. Dantzig 提出求解线性规划的单纯形方法以来,线性规划在理论上趋向成熟,在实用中日益广泛与深入。
特别是在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,已成为现代管理中经常采用的基本方法之一。
1.1 线性规划的实例与定义 例1 某机床厂生产甲、乙两种机床,每台销售后的利润分别为4000元与3000元。
生产甲机床需用B A 、机器加工,加工时间分别为每台2小时和1小时;生产乙机床需用C B A 、、三种机器加工,加工时间为每台各一小时。
若每天可用于加工的机器时数分别为A 机器10小时、B 机器8小时和C 机器7小时,问该厂应生产甲、乙机床各几台,才能使总利润最大?上述问题的数学模型:设该厂生产1x 台甲机床和2x 乙机床时总利润最大,则21,x x 应满足(目标函数)2134max x x z += (1)s.t.(约束条件)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤+≤+0,781022122121x x x x x x x (2)这里变量21,x x 称之为决策变量,(1)式被称为问题的目标函数,(2)中的几个不等式是问题的约束条件,记为s.t.(即subject to)。
由于上面的目标函数及约束条件均为线性函数,故被称为线性规划问题。
总之,线性规划问题是在一组线性约束条件的限制下,求一线性目标函数最大或最小的问题。
在解决实际问题时,把问题归结成一个线性规划数学模型是很重要的一步,但往往也是困难的一步,模型建立得是否恰当,直接影响到求解。
而选适当的决策变量,是我们建立有效模型的关键之一。
第1章线性规划本章介绍了什么是线性规划,线性规划数学模型的概念及其建立数学模型方法;阐述了线性规划的图解法、解的概念及解的形式;详细介绍了普通单纯形法、人工变量单纯形法及单纯形法计算公式。
1.考核知识点(1) 基本概念:数学模型、决策变量、目标函数、约束条件、标准型、图解法、基矩阵、基变量、非基变量、可行解、基解、基可行解、最优解、基最优解、唯一解、多重解、无界解、无可行解、单纯形法、最小比值、入基变量、出基变量、解的判断、大M法、两阶段法、改进单纯形法。
(2) 建立简单的线性规划数学模型。
(3) 求解线性规划的图解法。
(4) 基、可行基及最优基的定义。
(5) 可行解、基本解、基可行解、最优解、基本最优解的定义及其相互关系。
(6) 有唯一解、有无穷多解、无界解、无可行解的判断。
(7) 求解线性规划的单纯形法。
(8) 求解线性规划的人工变量法。
(9) 单纯形法中的5个计算公式。
2.学习要求(1) 深刻领会线性规划的各种基与解的基本概念,它们之间的相互关系。
(2)掌握图解法的计算步骤,注意怎样将目标函数表达成一条直线,这条直线如何平移使得目标函数值上升或下降。
(3) 熟练掌握单纯形法计算的全过程,特别应注意如何列出单纯形表,如何由一个基可行解换到另一个基可行解,基可行解是最优解、无界解或多重解的判断准则。
(4) 理解在什么情况下加入人工变量,人工变量起何作用,用大M法计算时目标函数的变化,两阶段法计算时目标函数的构成,掌握这两种计算方法的全过程,在什么情形下线性规划无可行解。
(5) 理解用矩阵形式代替单纯形表,并用矩阵公式求解线性规划。
3.重点建立线性规划数学模型,有关线性规划解的概念、解的形式,单纯形法计算、大M法、两阶段法。
4.难点解析(1)建立线性规划数学模型建立数学模型是学习线性规划的第一步也是关键的一步。
建立正确的数学模型要掌握3个要素:研究的问题是求什么,即设置决策变量;问题要达到的目标是什么即建立目标函数,目标函数一定是决策变量的线性函数并且求最大值或求最小值;限制达到目标的条件是什么,即建立约束条件。