运筹学 11
运筹学11-存储论

第11章存储论存储论也称库存论(Inventory theory),是研究物资最优存储策略及存储控制的理论。
物资的存储是工业生产和经济运转的必然现象。
任何工商企业,如果物资存储过多,不但积压流动资金,而且还占用仓储空间,增加保管费用。
如果存储的物资是过时的或陈旧的,会给企业带来巨大经济损失;反之,若物资存储过少企业就会失去销售机会而减少利润,或由于缺少原材料而被迫停产,或由于缺货需要临时增加人力和费用。
寻求合理的存储量、订货量和订货时间是存储论研究的重要内容。
§1 确定型经济订货批量模型本节假定在单位时间内(或称计划期)的需求量为已知常数,货物供应速率、订货费、存储费和缺货费已知,其订货策略是将单位时间分成n等分的时间区间t,在每个区间开始订购或生产相同的货物量,形成t循环储存策略。
在建立储存模型时定义了下列参数及其含义。
D:需求速率,单位时间内的需求量(Demand per unit time)。
P:生产速率或再补给速率(Production or replenishment rate)。
A:生产准备费用(Fixed ordering or setup cost)。
C:单位货物获得成本(Unit acquisition cost)。
H:单位时间内单位货物持有(储存)成本(Holding cost per unit per unit time)。
B:单位时间内单位货物的缺货费用(Shortage cost per unit short per unit time)。
π:单位货物的缺货费用,与时间无关(Shortage cost per unit short, independent of time)。
t:订货区间(Order interval),周期性订货的时间间隔期,也称为订货周期。
L:提前期(order lead time),从提出订货到所订货物且进入存储系统之间的时间间隔,也称为订货提前时间或拖后时间。
运筹学 第11章-决策分析

p(N1) = 0.3
S1(大批量生产) S2(中批量生产) S3(小批量生产) 30 20 10
N2(需求量小)
p(N2) = 0.7
-6 -2 5
2
§1 决策的基本概念与决策程序
策略 事件
N1(需求量大)
p(N1) = 0.3
30 20 10
N2(需求量小)
p(N2) = 0.7
三、等可能性准则
• 决策者把各事件的发生看成是等可能的: 则每个事件发生的概率为 1/n, n为事件数 ,然后 计算各行动方案的收益期望值。 用 E(Si)表示第i方 案收益期望值
事件 事件 策略 策略
S1(大批量生产) 1(大批量生产) S2(中批量生产) 2(中批量生产) S3(小批量生产) 3(小批量生产)
EOL(Si)
7.7 7.9 6 (min)
9
§2 风险形决策问题
四、全情报的价值(EVPI)
• 全情报:关于事件的确切消息。 • Expected Value in perfect Information是指决策人为获取全情 报,所能支付的信息费的上限。 前例,当我们不掌握全情报时S3 是最优策略,期望收益为 0.3*10 + 0.7*5 = 6.5万 记 EMV* = 6.5万 若得到全情报时:
1
2
1j2
S1(大批量生产) 30 S1(大批量生产) 10 (30-20) S2(中批量生产) 20 S2(中批量生产) 20 (30-10) S3(小批量生产) 10 S3(小批量生产)
0 (30,理想值)
11 [5-(-6)] -6 7 [5-(-2)] -2 0 (5,理想值)
5
11 10 (min) 20
运筹学 第十一章

某非确定型决策问题的决策矩阵如表所示:
E1 S1 S2 S3 S4 4 4 15
E2 16 5 19
E3 8 12 14
E4 1 14 13
2 17 8 17 (1)若乐观系数α=0.4,矩阵中的数字是利润,请用非确定 型决策的各种决策准则分别确定出相应的最优方案. (2)若表中的数字为成本,问对应于上述决策准则所选择的 方案有何变化? 某一决策问题的损益矩阵如表,其中矩阵元素为年利润。 事 E E E 件 概 率方案 S S S 40 360 1000 200 360 240 2400 360 200 P P P
某钟表公司计划通过它的销售网抵消一种低价钟表,计划零售 价为每块10元.对这种钟表有三个设计方案:方案Ⅰ需一次投资 10万元,投产后每块成本5元; 方案Ⅱ需一次投资16万元,投产 后每块成本4元; 方案Ⅲ需一次投资25万元,投产后每块成本3 元;该种钟表需求量不确切,但估计有三种可能: E—30 000; E—120 000; E—200 000; (a)建立损益矩阵 (b)分别用乐观法,悲观法及等可能法决定该公司应采用哪一个 设计方案 事件 E E E 方案 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 5 2 -4 50 56 59 90 104 115
专业代码
11
专业名 称信息管理与信息系统课程代 码18
知识点 代码
题
干
11181102 某地方书店希望订购最新出版的图书.根据以往经验,新书的 销售量可能为50,100,150或200本.假定每本新书的订购价 为4元,销售价为6元,剩书的处理价为每本2元.要求:(1) 建立损益矩阵;(2)分别用悲观法、乐观法及等可能法决策 该书店应订购的新书数字 ;
有一种游戏分两阶段进行.第一阶段,参加者需先付10元,然 后从含45%白球和55%红球的罐中任摸一球,并决定是否继续第 二阶段.如继续需再付10元,根据第一阶段摸到的球的颜色的 相同颜色罐子中再摸一球.已知白色罐子中含70%蓝球和30%绿 球,红色罐子中含10%的蓝球和90%的绿球.当第二阶段摸到为 蓝色球时,参加者可得50元,如摸到的绿球,或不参加第二阶 段游戏的均无所得.试用决策树法确定参加者的最优策略.
熊伟编《运筹学》习题十一详细解答

习题十一11.1 某地方书店希望订购最新出版的图书.根据以往经验,新书的销售量可能为50,100,150或200本.假定每本新书的订购价为4元,销售价为6元,剩书的处理价为每本2元.要求:(1)建立损益矩阵;(2)分别用悲观法、乐观法及等可能法决策该书店应订购的新书数字 ;(3)建立后悔矩阵,并用后悔值法决定书店应订购的新书数.(4)书店据以往统计资料新书销售量的规律见表11-13,分别用期望值法和后悔值法决定订购数量;(5)如某市场调查部门能帮助书店调查销售量的确切数字,该书店愿意付出多大的调查费用。
表11-13(21423(3)后悔矩阵如表11.1-2所示。
23(4)按期望值法和后悔值法决策,书店订购新书的数量都是100本。
(5)如书店能知道确切销售数字,则可能获取的利润为()iiix p x ∑,书店没有调查费用时的利润为:50×0.2+100×0.4+150×0.3+200×0.1=115元,则书店愿意付出的最大的调查费用为()115iiix p x -∑11.2某非确定型决策问题的决策矩阵如表11-14所示:表11-14(1定出相应的最优方案.(2)若表11-14中的数字为成本,问对应于上述决策准则所选择的方案有何变化?【解】(1)悲观主义准则:S3;乐观主义准则:S3;Lapalace准则:S3;Savage准则:S1;折衷主义准则:S3。
(2)悲观主义准则:S2;乐观主义准则:S3;Lapalace准则:S1;Savage准则:S1;折衷主义准则:S1或S2。
11.3在一台机器上加工制造一批零件共10 000个,如加工完后逐个进行修整,则全部可以合格,但需修整费300元.如不进行修理数据以往资料统计,次品率情况见表11-15.表11-15(1)用期望值决定这批零件要不要整修;(2)为了获得这批零件中次品率的正确资料,在刚加工完的一批10000件中随机抽取130个样品,发现其中有9件次品,试修正先验概率,并重新按期望值决定这批零件要不要整修.【解】(1)先列出损益矩阵见表11-19(2)修正先验概率见表11-2011.4某工厂正在考虑是现在还是明年扩大生产规模问题.由于可能出现的市场需求情况不一样,预期利润也不同.已知市场需求高(E1)、中(E2)、低(E3)的概率及不同方案时的预期利润,如表11-16所示.表11-16(单位:万元)事件概率方案E1E2E3P(E1)=0.2 P(E2)=0.5 P(E3)=0.3现在扩大10 8 -1明年扩大8 6 1①肯定得8万元或0.9概率得10万和0.1概率失去1万;②肯定得6万元或0.8概率得10万和0.2概率失去1万;③肯定得1万元或0.25概率得10万和0.75概率失去1万。
运筹学术语(新版11)

翻译以下英文术语,并深入了解术语的含义。
1.optimal solution:最优解,使目标函数取得最大值的可行解。
P352.objective function:目标函数,指需优化的量,即欲达的目标,用决策变量的表达式表示。
P123.feasible region:可行域,指所有可行解的集合。
P284. simplex method:单纯形法:是一种迭代的算法,其核心思想是不仅将取值范围限制在顶点上,而且保证每换一个顶点,目标函数值都有所改善.P1175. BF solutions:基可行解,满足变量非负约束条件的基解称为基可行解。
P1816. sensitivity analysis:敏感性分析:指对系统或事物因周围条件变化显示出来的敏感程度的分析。
P1467. algorithm:算法,指系统的求解过程。
p1078. spanning tree:生成树,若有限图的生成子图是一棵树,则称为该图的生成树。
树指不含有圈的连通网。
P3799. states:状态,各阶段开始时的客观条件. P44510.directed arc:有向弧,指通过一条弧的流只有一个方向的弧。
P37611. unbounded:无界,指约束条件不能阻止目标函数值在有利的方向上(正的或者负的)增长。
P3512. CPF solution:顶点(角点)可行解,指位于可行域顶点的解。
P3713. functional constraints:约束条件,指决策变量取值时受到的各种资源条件的限制,通常表达为含决策变量的等式或不等式。
P3414 multiple optimal solutions:多个最优解的问题,指有无穷多解,每一个解都有相同的目标函数值的问题。
P12215. slack variable:松弛变量,添加x i到约束条件的不等式中使其变为等式的变量P10816. augmented solution:增广解,指原始变量(决策变量)取值再加入相应的松弛变量取值后而形成的解。
运筹学试题及答案11

运筹学试题及答案一、填空题:(每空格2分,共16分)1、线性规划的解有唯一最优解、无穷多最优解、 无界解 和无可行解四种。
2、在求运费最少的调度运输问题中,如果某一非基变量的检验数为4,则说明 如果在该空格中增加一个运量运费将增加4 。
3、“如果线性规划的原问题存在可行解,则其对偶问题一定存在可行解”,这句话对还是错? 错4、如果某一整数规划: MaxZ=X 1+X 2X 1+9/14X 2≤51/14 -2X 1+X 2≤1/3 X 1,X 2≥0且均为整数所对应的线性规划(松弛问题)的最优解为X 1=3/2,X 2=10/3,MaxZ=6/29,我们现在要对X 1进行分枝,应该分为 X1≤1 和 X1≥2 。
5、在用逆向解法求动态规划时,f k (s k )的含义是: 从第k 个阶段到第n 个阶段的最优解 。
6. 假设某线性规划的可行解的集合为D ,而其所对应的整数规划的可行解集合为B ,那么D 和B 的关系为 D 包含 B7. 已知下表是制订生产计划问题的一张LP 最优单纯形表(极大化问题,约束条件均为“≤”型不等问:(1)写出B -1=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---1003/20.3/1312(2)对偶问题的最优解: Y =(5,0,23,0,0)T8. 线性规划问题如果有无穷多最优解,则单纯形计算表的终表中必然有___某一个非基变量的检验数为0______;9. 极大化的线性规划问题为无界解时,则对偶问题_ 无解_____;10. 若整数规划的松驰问题的最优解不符合整数要求,假设X i =b i 不符合整数要求,INT (b i )是不超过b i 的最大整数,则构造两个约束条件:Xi ≥INT (b i )+1 和 Xi ≤INT (b i ) ,分别将其并入上述松驰问题中,形成两个分支,即两个后继问题。
11. 知下表是制订生产计划问题的一张LP 最优单纯形表(极大化问题,约束条件均为“≤”型不等式)其中问:对偶问题的最优解: Y =(4,0,9,0,0,0) (2)写出B -1=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛611401102二、计算题(60分)1、已知线性规划(20分) MaxZ=3X 1+4X 2X 1+X 2≤5 2X 1+4X 2≤12 3X 1+2X 2≤8X 1,X 2≥02)若C 2从4变成5,最优解是否会发生改变,为什么?3)若b 2的量从12上升到15,最优解是否会发生变化,为什么?4)如果增加一种产品X 6,其P 6=(2,3,1)T ,C 6=4该产品是否应该投产?为什么? 解:1)对偶问题为Minw=5y1+12y2+8y3 y1+2y2+3y3≥3y1+4y2+2y3≥4y1,y2≥02)当C 2从4变成5时, σ4=-9/8 σ5=-1/4由于非基变量的检验数仍然都是小于0的,所以最优解不变。
运筹学术语(新版11)

翻译以下英文术语,并深入了解术语的含义。
1.optimal solution:最优解,使目标函数取得最大值的可行解。
P352.objective function:目标函数,指需优化的量,即欲达的目标,用决策变量的表达式表示。
P123.feasible region:可行域,指所有可行解的集合。
P284. simplex method:单纯形法:是一种迭代的算法,其核心思想是不仅将取值范围限制在顶点上,而且保证每换一个顶点,目标函数值都有所改善.P1175. BF solutions:基可行解,满足变量非负约束条件的基解称为基可行解。
P1816. sensitivity analysis:敏感性分析:指对系统或事物因周围条件变化显示出来的敏感程度的分析。
P1467. algorithm:算法,指系统的求解过程。
p1078. spanning tree:生成树,若有限图的生成子图是一棵树,则称为该图的生成树。
树指不含有圈的连通网。
P3799. states:状态,各阶段开始时的客观条件. P44510.directed arc:有向弧,指通过一条弧的流只有一个方向的弧。
P37611. unbounded:无界,指约束条件不能阻止目标函数值在有利的方向上(正的或者负的)增长。
P3512. CPF solution:顶点(角点)可行解,指位于可行域顶点的解。
P3713. functional constraints:约束条件,指决策变量取值时受到的各种资源条件的限制,通常表达为含决策变量的等式或不等式。
P3414 multiple optimal solutions:多个最优解的问题,指有无穷多解,每一个解都有相同的目标函数值的问题。
P12215. slack variable:松弛变量,添加x i到约束条件的不等式中使其变为等式的变量P10816. augmented solution:增广解,指原始变量(决策变量)取值再加入相应的松弛变量取值后而形成的解。
运筹学教材习题答案详解

B1:2.0
3
需要量(套)
200
150
问怎样下料使得(1)用料最少;(2)余料最少.
【解】第一步:求下料方案,见下表。
方案
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
十三
十四
需要量
B1:2.7m
2
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
300
B2:2m
0
1
0
0
3
2
2
1
1
1
0
0
0
0
450
A1:1.7m
0
0
1
0
0
1
0
2
1
0
3
2
1
0
(2)
【解】最优解X=(3/4,7/2);最优值Z=-45/4
(3)
【解】最优解X=(4,1);最优值Z=-10
(4)
【解】最优解X=(3/2,1/4);最优值Z=7/4
(5) 【解】最优解X=(3,0);最优值Z=3
(6)
【解】无界解。
(7)
【解】无可行解。
(8)
【解】最优解X=(2,4);最优值Z=13
【解】设x1、x2、x3分别为产品A、B、C的产量,则数学模型为
1.3建筑公司需要用6m长的塑钢材料制作A、B两种型号的窗架.两种窗架所需材料规格及数量如表1-23所示:
表1-23窗架所需材料规格及数量
型号A
型号B
每套窗架需要材料
长度(m)
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Example 11: Tire Production
Firerock produces rubber used for tires by combining three ingredients: rubber, oil, and carbon black. The costs for each are given. The rubber used in automobile tires must have
x 0
lim
f (a x) f (a ) x
N-th order Taylor series expansion
f (a h) f (a )
in
f
(i)
(a ) h f
i
( n 1)
( p)
i 1
i!
( n 1)!
h
n 1
The partial derivative of f(x1, x2,…xn) with respect to the variable xi is written
7
Ex. 11 - continued
Define:
R = pounds of rubber in mixture used to produce four tires O = pounds of oil in mixture used to produce four tires C = pounds of carbon black used to produce four tires
holds for 0 ≤ c ≤ 1.
11
Theorems - Consider a general NLP.
Suppose the feasible region S for NLP is a convex set. If f(x) is concave on S, then any local maximum (minimum) for the NLP is an optimal solution to the NLP. Suppose fn(x) exists for all x in a convex set S. Then f(x) is a convex (concave) function of S if and only if fn(x) ≥ 0[fn(x) ≤ 0] for all x in S.
Chapter 11
Nonlinear Programming
to accompany
Operations Research: Applications and Algorithms 4th edition
by Wayne L. Winston
Copyright (c) 2004 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc.
8
Example 11: Solution
After defining TS = Tensile Strength E = Elasticity H = Hardness of mixture the LINGO program gives the correct formulation.
9
It is easy to use the Excel Solver to solve NLPs. The process is similar to a linear model. For NLPs having multiple local optimal solutions, the Solver may fail to find the optimal solution because it may pick a local extremum that is not a global extremum.
holds for 0 ≤ c ≤ 1. A function f(x1, x2,…,xn) is a concave function on a convex set S if for any x’ s and xn s
f [cx’+(1- c)xn] ≥ cf(x’)+(1-c)f(xn)
Suppose f(x1, x2,…, xn) has continuous second-order partial derivatives for each point x=(x1, x2,…, xn) S. Then f(x1, x2,…, xn) is a convex function on S if and only if for each x S, all principal minors of H are non-negative.
5
If the NLP is a maximization problem then any point x in the feasible region for which f( x ) ≥ f(x) holds true for all points x in the feasible region is an optimal solution to the NLP. NLPs can be solved with LINGO. Even if the feasible region for an NLP is a convex set, he optimal solution need not be a extreme point of the NLP’s feasible region.
Statistical analysis has shown that the hardness, elasticity, and tensile strnegth of a 100-pound mixture of rubber, oil, and carbon black is
Tensile strength = 12.5 - .10(O) - .001(O)2 Elasticity = 17 - + .35R .04(O) - .002(O)2 Hardness = 34 + .10R + .06(O) -.3(C) + .001(R)(O) +.005(O)2+.001C2
10
11.3 Convex and Concave Functions
A function f(x1, x2,…,xn) is a convex function on a convex set S if for any x’ s and xn s
f [cx’+(1- c)xn] ≤ cf(x’)+(1-c)f(xn)
f xi f xi , where f ( x 1 ,..., x i x i ,..., x n ) f ( x 1 ,..., x i ,... x n ) xi
lim
xi 0
3
11.2 Introductory Concepts
A general nonlinear programming problem (NLP) can be expressed as follows: Find the values of decision variables x1, x2,…xn that
lim f ( x ) f ( a )
x a
If f(x) is not continuous at x=a, we say that f(x) is discontinuous (or has a discontinuity) at a.
2
The derivative of a function f(x) at x = a (written f’(a)] is defined to be
max s.t. s.t. (or min) z = f(x1, x2,…,xn) g1(x1, x2,…,xn) (≤, =, or ≥)b1 g2(x1, x2,…,xn) (≤, =, or ≥)b2 . . . gm(x1, x2,…,xn) (≤, =, or ≥)bm
4
As in linear programming f(x1, x2,…,xn) is the NLP’s objective function, and g1(x1, x2,…,xn) (≤, =, or ≥)b1,…gm(x1, x2,…,xn) (≤, =, or ≥)bm are the NLP’s constraints.
Formulate the NLP whose solution will tell Firerock how to minimize the cost of producing the rubber product needed to manufacture a set of automobile tires.
For any NLP (maximization), a feasible point x = (x1,x2,…,xn) is a local maximum if for sufficiently small , any feasible point x’ = (x’1,x’2,…,x’n) having | x1–x’1|< (i = 1,2,…,n) satisfies f(x)≥f(x’).
11.1 Review of Differential Calculus
The equation
lim f ( x ) c
x a
means that as x gets closer to a (but not equal to a), the value of f(x) gets arbitrarily close to c. A function f(x) is continuous at a point if