运筹学——解对偶单纯形法
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1(单纯形法)例:Min Z=-2x1-x2+x3 , s.t. 3x1+x2+x360≤x1-x2+2x310≤,x1+x2-x320≤,xj 0≥,解析:对第一、二、三个不等式添加松弛变量x4 x5 x6,则原线性问题化成标准形形式为:(略)因为B=(A4 A5 A6)是一单位矩阵,且b=(60 10 20)T>0 所以基B 是可行基,x4 x5 x6为基变量,x1 x2 x3为非基变量,基B 对应的基本可行解为检验数02>=ξ,故当前解不是最优解,A1列中有三个元素a11 a21 a31 均为正数,取min ()313212111,,a b a b a b =min ()120110360,,=10故转轴元为a21,x1为进基变量,x5为出基变量,进行旋转后得下表(略)它对应的基本可行解为x=(10 0 0 30 0 10)T,其目标函数值为Z0=-20,但,032>=ξ仍不是最优解,(以下的过程跟前面一样)最后得Z0=-35,检验向量0<ξ故为最优解。
故基本可行解x*=(15 ,5 ,0 )Tm 目标函数值为Z0=-35。
2(两阶段法)例 max z=3x1+4x2+2x3 s.t. x1+x2+x3+x430≤, 3x1+6x2+x3-2x40≤, x24≥解:化为标准形形式为min z=-3x1-4x2-2x3 s .t.分别加x5 x6 x7松弛变量,因为该线性规划的系数矩阵的系数矩阵已包含两个单位向量,就是A5=(100)T ,A6=(010)T ,第一阶段只要增加一个人工变量x8得到辅助LP 问题为min g=x8 s.t .以下略,作如下表(略),将表中第三行加到关于g 的第0行中,得到第一张单纯形表(略)按单纯形迭代,表略,第一阶段结束,得到辅助问题的一个最优解,3(对偶单纯形法)例 min 2x1+3x2+4x3, s.t. x1+2x2+x33≥ 2x1-x2+3x34≥ x1 x2 x3 0≥,解:引进非负的剩余变量x40≥,x50≥,将不等式约束化为等式约束直接利用对偶单纯形法求解,b2=- 4<b1=-3,所以x5为出基变量,由以下比值决定进基变量min(3422,----)=21a ξ=1,所以x1为进基变量,以a21为转轴元进行旋转变换得下表(略)因为b1=-1<0,所以x4为出基变量,因为min( )所以x2为进基变量,以a12为转轴得表(略)此时b>0,故原问题最优解为x*=( )T,其最优值Z0=() 4写出下面线性规划的对偶规划。
运筹学2对偶问题运筹学教程运筹学Operations Research Chapter 2 对偶问题Dual Problem1. 线性规划的对偶模型Dual Model of LP2.对偶性质对偶性质3.对偶单纯形法对偶单纯形法4.灵敏度分析灵敏度分析Dual property Dual Simplex Method Sensitivity Analysis 运筹学教程§2.1线性规划的对偶模型线性规划的对偶模型Dual model of LPCh2 Dual Problem2022年11月26日星期五Page 2 of 19在线性规划问题中,存在一个有趣的问题,即每一个线性规划问题都伴随有另一个线性规划问题,称它为对偶线性规划问题。
【例2.1】某企业用四种资源生产三种产品,工艺系数、例资源限量及价值系数如下表:产品资源Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 每件产品利润9 5 8 7 100 8 4 3 6 80 6 7 2 4 70 500 450 300 550 A B C 资源限量建立总收益最大的数学模型。
运筹学教程§2.1线性规划的对偶模型线性规划的对偶模型Dualmodel of LPCh2 Dual Problem2022年11月26日星期五Page 3 of 19 设x1,x2,x3分别为产品A,B,C的产量,则线性规划数学模解型为:m Z = 100x + 80x + 70x ax1 2 39x1 + 8x2 + 6x3 ≤ 500 5x + 4x + 7x ≤ 450 2 3 1 8x1 + 3x2 + 2x3 ≤ 300 7x + 6x + 4x ≤ 550 2 3 1 x1, x2, x3 ≥ 0 现在从另一个角度来考虑企业的决策问题。
假如企业自己不生产产品,而将现有的资源转让或出租给其它企业,那么资源的转让价格是多少才合理?价格太高对方不愿意接受,价格太低本单位收益又太少。
第二章线性规划的对偶理论与灵敏度分析一、学习目的与要求 1、掌握对偶理论及其性质 2、掌握对偶单纯形法3、熟悉灵敏度分析的概念和内容4、掌握限制常数与价值系数、约束条件系数的变化对原最优解的影响5、掌握增加新变量和增加新的约束条件对原最优解的影响,并求出相应因素的灵敏度范围6、了解参数线性规划的解法 二、课时 6学时第一节 线性规划的对偶问题一、对偶问题的提出定义:一个线性规划问题常伴随着与之配对的、两者有密切联系的另一个线性规划问题,我们将其中一个称为原问题,另一个就称为对偶问题,在求出一个问题的解时,也同时给出了另一问题的解。
应用:在某些情况下,解对偶问题比解原问题更加容易;对偶变量有重要的经济解释(影子价格);作为灵敏度分析的工具;对偶单纯形法(从一个非可行基出发,得到线性规划问题的最优解);避免使用人工变量(人工变量带来很多麻烦,两阶段法则增加一倍的计算量)。
例:某家具厂木器车间生产木门与木窗;两种产品。
加工木门收入为56元/扇,加工木窗收入为30元/扇。
生产一扇木门需要木工4小时,油漆工2小时;生产一扇木窗需要木工3小时,油漆工1小时;该车间每日可用木工总共时为120小时,油漆工总工时为50小时。
问:(1)该车间应如何安排生产才能使每日收入最大?(2)假若有一个个体经营者,手中有一批木器家具生产订单。
他想利用该木器车间的木工与油漆工来加工完成他的订单。
他就要考虑付给该车间每个工时的价格。
他可以构造一个数学模型来研究如何定价才能既使木器车间觉得有利可图而愿意为他加工这批订单、又使自己所付的工时费用最少。
解(1):设该车间每日安排生产木门x1扇,木窗x2扇,则数学模型为⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+≤++=-0502120343056max 21212121x x x x x x x zX*=(15,20)’ Z*=1440元解(2):设y 1为付给木工每个工时的价格,y 2为付给油工每个工时的价格⎪⎩⎪⎨⎧≥≥+≥++=-0303562450120min 21212121y y y y y y y wY*=(2,24)’ W*=1440元将上述问题1与问题2称为一对对偶问题,两者之间存在着紧密的联系与区别:它们都使用了木器生产车间相同的数据,只是数据在模型中所处的位置不同,反映所要表达的含义也不同。
运筹学单纯形法各个步骤详解1. 引言大家好,今天咱们来聊聊一个听起来有点高深莫测,但其实特别有意思的东西——运筹学的单纯形法。
别看它名字复杂,其实它就是解决线性规划问题的绝招,像一把钥匙,打开了优化的宝藏。
想象一下,如果你有一大堆资源,要把它们分配到不同的地方,听起来就像玩拼图一样。
好了,废话不多说,咱们直接进入正题!2. 单纯形法的基本概念2.1 线性规划的起源首先,线性规划是啥?简单来说,它就是在一系列限制条件下,想要最大化或最小化某个目标函数。
这听起来像是在做一场抉择,你得在各种选择中找到最优解。
有点像在超市里,看到一堆零食,犹豫不决,最后只能选那包最爱吃的,既美味又划算。
2.2 单纯形法的基本思路而单纯形法就是解决这个问题的武器。
它的核心思想很简单,跟追求完美一样,咱们要一步步地朝着最优解迈进。
想象你在爬山,每一步都在找那个最容易走的路,直到你站在山顶,俯瞰整个美景,啊,真是太棒了!3. 单纯形法的步骤3.1 初始化那么,怎么开始呢?首先,咱们得把问题转化为标准形式。
这就像把一个繁杂的图案简化成几何图形,让它看起来更清晰。
要把不等式转换为等式,添加松弛变量,这样就可以把问题整理得干干净净。
3.2 构建初始单纯形表接下来,咱们构建初始单纯形表。
这个表就像一本菜单,上面列出了所有可能的选择和它们的成本。
每个变量都有自己的“价格”,而咱们的目标就是尽量少花钱,最大化收益。
想想你逛街时,总是想着要花最少的钱买到最好的东西,嘿,这就是单纯形法的精神!3.3 寻找基变量和入基变量然后,咱们得找出“基变量”和“入基变量”。
基变量就像在舞台上表演的演员,而入基变量就是准备加入的“新人”。
在这个过程中,咱们得判断哪个新人能让整个表演更精彩。
如果找对了,舞台瞬间就能变得熠熠生辉,若是找错了,哎呀,那可就尴尬了。
3.4 更新单纯形表一旦找到了合适的入基变量,咱们就得更新单纯形表。
这一步就像在调味,添加新的元素,让整体味道更加丰富。
第一章: 建模合理下料问题例1-2:假定现有一批某种型号的圆钢长8m ,需要截取长的毛坯100根、长的毛坯200根,问应怎样选择下料方式,才能既满足需要,又使总的用料最少根据经验,可先将各种可能的搭配方案列出来,如表1-3所示。
例1-2′某一机床需要用甲、乙、丙三种规格的轴各一根,这些轴的规格分别是,,(m ),这些轴需要用同一种圆钢来做,圆钢长度为。
现在要制造100台机床,最少要用多少圆钢来生产这些轴 方案规格12345678需求量y 1 2 1 1 1 0 0 0 0 100 y 2 0 2 1 0 3 2 1 0 100 y 31 0 1 3 0234 100方案件数 毛坯I Ⅱ Ⅲ Ⅳ需要根数3 2 1 01000 2 4 6200目标函数 minf =C1x1+C2x2+…+Cnxn. a11x1+ a12x2+…+a1nxn ≥ b1 a21x1+ a22x2+…+a2nxn ≥ b2 ┇ ┇ ┇ ┇ am1x1+ am2x2+…+amnxn ≥ bmxj ≥0 (j =1,2,…,n)运输问题(物资调运问题)例1-3:设某种物资(例如煤炭)共有m 个产地A1、A2 、…、Am ,其产量分别为a1、a2、…、am ;另有n 个销地B1、B2、…、Bn 其销量分别为b1、b2、…、bn 。
已知由产地Ai(i =1,2,…,m)运往销地Bj(j =1,2,…,n)的单位运价为Cij ,如表1—6所示。
当产销平衡 m n(即∑ai=∑bj 时,问如何调运,才能使总运费最省方式 个 数毛 坯B 1 B 2 … B n需要毛坯数A1A2┇Ama 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n ┇ ┇ ┇ a m1 a m2 a mnb 1 b 2 ┇ b mi=1 j=1目标函数 min f=∑∑CijXij 最小i=1 j=1n∑Xij=ai (i=1,2,…,m)j=1满足 m∑Xij=bj ( j=1,2,…,n)i=1xij≥0 i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)第二章:图解法整数规划步骤:写出模型,假设X1,X2…Xn是…1)作可行线2)作等值线3)平移等值线与可行线相交或相切于一点或直线4)例1:见笔记例2例1 某工厂在计划期内要安排工、Ⅱ两种产品的生产,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,以及资源的限制,如下表所示。