最优化方法练习题(答案)

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练习题一

1、建立优化模型应考虑哪些要素? 答:决策变量、目标函数和约束条件。

2、讨论优化模型最优解的存在性、迭代算法的收敛性及停止准则。

答:针对一般优化模型()()min ()

..

0,1,2, 0,1,

,i j f x s t g x i m h x j p

≥===,讨论解的可行域D ,若存在一点*X D ∈,对于X D ∀∈ 均有*()()f X f X ≤则称*X 为优化模型最优解,最优解存在;迭代算法的收敛性是指迭代所得到的序列(1)(2)()

,,

,K X X X ,满足(1)()()()K K f X f X +≤,

则迭代法收敛;收敛的停止准则有(1)()k k x x ε+-<,

(1)()

()

k k k x x x ε+-<,

()()(1)()k k f x f x ε+-<,

()()()

(1)()()k k k f x f x f x ε+-<,()()k f x ε∇<等等。

练习题二

1、某公司看中了例2.1中厂家所拥有的3种资源R 1、R

2、和R 3,欲出价收购(可能用于生产附加值更高的产品)。如果你是该公司的决策者,对这3种资源的收购报价是多少?(该问题称为例2.1的对偶问题)。

解:确定决策变量 对3种资源报价123,,y y y 作为本问题的决策变量。

确定目标函数 问题的目标很清楚——“收购价最小”。

确定约束条件 资源的报价至少应该高于原生产产品的利润,这样原厂家才可能卖。

因此有如下线性规划问题:123min 170100150w y y y =++

123123123

5210

..23518,,0y y y s t y y y y y y ++≥⎧⎪++≥⎨⎪≥⎩ *2、研究线性规划的对偶理论和方法(包括对偶规划模型形式、对偶理论和对偶单纯形法)。

答:略。

3、用单纯形法求解下列线性规划问题:

(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨

⎧≥≤+-≤++≤-++-=0,,4322

2..min

32131

3213213

21x x x x x x x x x x x t s x x x z ; (2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=≥=++=+-=+-+-=)

5,,2,1(052222..4min

5324323213

2 i x x x x x x x x x x t s x x z i

解:(1)引入松弛变量x 4,x 5,x 6

123456min 0*0*0*z x x x x x x =-++++

1234123

2 =2

2 5 =3..1

3 6=41,2,3,4,5,60

x x x x x x x x s t x x x x x x x x x +-+⎧⎪+++⎪

⎨-++⎪⎪≥⎩

因检验数σ2<0,故确定x 2为换入非基变量,以x 2的系数列的正分量对应去除常数列,最小比值所在行对应的基变量x 4作为换出的基变量。

因检验数σ3<0,故确定x 3为换入非基变量,以x 3的系数列的正分量对应去除常数列,最小比值所在行对应的基变量x 5作为换出的基变量。

因检验数σj >0,表明已求得最优解:*(0,8/3,1/3,0,0,11/3)X =,去除添加的松弛变量,原问题的最优解为:*(0,8/3,1/3)X =。

(2)根据题意选取x 1,x 4,x 5,为基变量:

⎪⎪⎩⎪⎪⎨

⎧=≥=++=+-=+-+-=)

5,,2,1(052222..4min

5324323

213

2 i x x x x x x x x x x t s x x z i

因检验数σ2<0最小,故确定x 2为换入非基变量,以x 2的系数列的正分量对应去除常数列,最小比值所在行对应的基变量x 4作为换出的基变量。

因检验数σ3<0最小,故确定x 3为换入非基变量,以x 1的系数列的正分量对应去除常数列,最小比值所在行对应的基变量x 5作为换出的基变量。

因检验数σj >0,表明已求得最优解:*(9,4,1,0,0)X =。

4、分别用大M 法、两阶段法和Matlab 软件求解下列线性规划问题:

(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤+≥+=++=0,3263933..4min

212121212

1x x x x x x x x t s x x z ; (2)⎪⎪⎩

⎪⎨

⎧≥≥++≤++-≤++++=0,,52151565935..121510max

3213213213213

21x x x x x x x x x x x x t s x x x z

解:(1)大M 法

根据题意约束条件1和2可以合并为1,引入松弛变量x 3,x 4,构造新问题。

1234min z=4x +x +Mx +0*x

1231241

43 3

..2 3,0

x x x s t x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪≥⎩

因检验数σj >0,表明已求得最优解:*(3/5,6/5)X =。 Matlab 调用代码: f=[4;1]; A=[-9,-3;1,2]; b=[-6;3]; Aeq=[3,1]; beq=3; lb=[0;0];

[x,fval] = linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb) 输出结果:

Optimization terminated.