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一個簡單的線性規劃問題

這裡借助網絡一個PPT,講述一個簡單的線性規劃問題。

可以歸納出線性規劃問題的一般形式是:

求一組決策變量 xj (j=1 ,2 , … , n)使得

一個簡單的線性規劃問題

其中cj , aij , bi (i=1 , 2 , … , n)均為已知實常數.式(2.1)稱為目标函數,式(2.2)和(2.3)稱為限制條件,特别稱式(2.3)為非負限制條件.

一個簡單的線性規劃問題

問題可以轉化為:

一個簡單的線性規劃問題
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這裡松弛變量的作用就是把小于等于号轉變為等号。因為一共有三個小于等于号,是以引入三個松弛變量。

一個簡單的線性規劃問題
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•為使目标函數值增加得快一些,可選擇正系數中最大的那個非基變量為進基(稱為“σ 規則”).

•由于max{2,3} = 3是非基變量 x2 的系數,是以确定 x2 為進基.但基變量的個數是一定的(等于系數矩陣A的秩m),于是還要确定從原基變量 x3 , x4 , x5 中哪一個換出來作為非基變量(稱為“岀基”).為此我們進行如下分析.

一個簡單的線性規劃問題
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•從式(2.38)可知,首先,目标函數中不含基變量 x3 , x4 , x5;其次,非基變量 x1 , x2 的系數都是正數,如果将其中一個變量,例如 x1(或 x2 )由非基變量換為基變量(稱為“進基”),則 x1(或 x2)的取值可以由零變成正值,就會使目标函數的值增大.進而可以斷定初始基可行解 x(0) 并不是最優解.

•從經濟意義上講,安排生産産品A(或B),都可以使工廠的利潤名額增加.是以,隻要不含基變量的目标函數的表達式(2.38)中有非基變量的系數為正,就表示目标函數值還有改進可能.

一個簡單的線性規劃問題
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•從經濟意義上講,由于每生産一件産品B,需要耗掉鋼、鐵、橡膠三種原料數分别為2噸,0噸,4噸,當确定生産産品B的産量為3/2件時,則需要消耗鋼、鐵、橡膠三種原料數分别為3噸,0噸,6噸,這說明原料橡膠已全部用完.是以,由這些原料中的薄弱環節橡膠的供應量确定了産品B的産量不超過3/2件.這充分展現了岀基的選擇兼顧各種限制條件的思想,又稱為最小比值法則.

一個簡單的線性規劃問題
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這裡的基可以換進換出,是因為n維空間中任意n個線性無關的向量都可以作為基變量。

比如,二維平面任意兩個不平行的向量都可以作為基向量。‌ 在二維平面中,任意兩個不平行(即線性無關)的向量都可以作為基底,用于表示平面内的任何向量‌。

基底的定義是兩個不共線的向量。在二維平面中,如果兩個向量不平行,那麼它們就可以作為基底,用于生成該平面内的所有向量。基底的選擇不是唯一的,但必須是線性無關的‌。

一個簡單的線性規劃問題

上圖中一共有四個互不平行的向量,可以任意選擇兩個作為這個二維平面的基向量。

一個簡單的線性規劃問題