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 =++

*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 53243232132 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

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:

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

2121212121x x x x x x x x t s x x z ; (2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≥++≤++-≤++++=0,,52151565935

..121510max 321321321321321x 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。

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.

x =

fval =

(2)大M法

引入松弛变量x4,x5,x6,x7构造新问题。

x=,所以原问题无可行解。单纯形表计算略;当所有非基变量为负数,人工变量

7

请同学们自己求解。

Matlab调用代码:

f=[-10;-15;-12];

A=[5,3,1;-5,6,15;-2,-1,-1];

b=[9;15;-5];

lb=[0;0;0];

x = linprog(f,A,b,[],[],lb) 输出结果: 原题无可行解。

5、用内点法和Matlab 软件求解下列线性规划问题:

解:用内点法的过程自己书写,参考答案:最优解[4/3 7/3 0]X =;最优值5 Matlab 调用代码: f=[2;1;1]; Aeq=[1,2,2;2,1,0]; beq=[6;5]; lb=[0;0;0];

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

Optimization terminated. x = fval =

6、用分支定界法求解下列问题:

(1) ⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+≤++=且均为整数0,45956..85max

2121212

1x x x x x x t s x x z ; (2)⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+≤+-+=为整数

且12

121212

10,35763..97max

x x x x x x x t s x x z 解:(1)调用matlab 编译程序bbmethod

f=[-5; -8];G=[1 1;5 9];h=[6; 45]

[x,y]=bbmethod(f,G ,h,[],[],[0;0],[],[1;1],1) x =

3 3 y =

-39

最优解[3 3];最优值39