数学建模习题——线性规划

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某银行经理计划用一笔资金进行有价证券的投资,可供购进的证券以及其信用等级、到期年限、收益如下表所示.按照规定,市政证券的收益可以免税,其他证券的收益需按50%的税率纳税.此

表四

问:(1)若该经理有1000万元资金,应如何投资?

(2)如果能够以2.75%的利率借到不超过100万元资金,该经理应如何操作?

(3)在1000万元资金情况下,若证券A 的税前收益增加为4.5%,投资应否改变?若证券C 的税前收益减少为4.8%,投资应否改变?

解:设利润函数为M(x),投资A 、B 、C 、D 、E 五种类型的证券资金分别为12345,,,,x x x x x 万元,则由题设条件可知

12345123452341234512345123451234512345()0.0430.0270.0250.0220.0451000400

225 1.4()9154325(),,,,0

M x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x =++++++++≤++≥++++≤++++++++≤++++≥

利用MATLAB 求解最优解,代码如下: c=[-0.043 -0.027 -0.025 -0.022 -0.045];

A=[1 1 1 1 1;0 -1 -1 -1 0;0.6 0.6 -0.4 -0.4 3.6;4 10 -1 -2 -3];

b=[1000;-400;0;0]; Aeq=[]; beq=[];

vlb=[0;0;0;0;0]; vub=[];

[x,fval]=linprog(c,A,b,Aeq,beq,vlb,vub) 运行结果如下:

即12345218.1818,0,736.3636,0,45.4545x x x x x ===== 因此,应投资A 证券218.1818万元,B 证券0万元,C 证券736.3636万元,D 证券45.4545万元,最大利润为29.8364万元。

(2)设借到资金y 万元,则由题设条件可知:

12345123452341234512345123451234512345()0.0430.0270.0250.0220.0450.027********

225 1.4()9154325(),,,,00100

M x x x x x x y x x x x x y x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x y =++++-++++≤+++≥++++≤++++++++≤++++≥≤≤

利用MATLAB 求最优解,代码如下

c=[-0.043 -0.027 -0.025 -0.022 -0.045 0.0275]; A=[1 1 1 1 1 -1;0 -1 -1 -1 0 0;0.6 0.6 -0.4 -0.4 3.6 0;4 10 -1 -2 -3 0;0 0 0 0 0 1];

b=[1000;-400;0;0;100]; Aeq=[]; beq=[];

vlb=[0;0;0;0;0;0]; vub=[];

[x,fval]=linprog(c,A,b,Aeq,beq,vlb,vub) 运行结果如下:

即 12345240,0,810,0,50,100x x x x x y ======

所以经理应借出100万元用于投资,应投资A 证券240万元,B 证券0万元,C 证券810万元,D 证券50万元,最大利润为30.07万元。

(3)在1000万元资金的条件下:

(Ⅰ)若证券A 的税前收益增加为4.5%,根据MATLAB 运行结果(运行结果与第(1)问的运行结果相同)可知所投资的各种证券值不变,所以投资不用改变。

(Ⅱ)若证券C 的税前收益减少为4.8%,MATLAB 运行结果如下:

即12345336,0,0,648,16x x x x x ===== 所以投资应该改变。