Ch1线性规划
运筹学Ch1线性规划全

x2
2 x4 3x5
x7 2x8 4x9 5x10 1000
x j 0, j 1,2,10
方案 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 需求量
规格
求下料y方1(根案) 时2应注2意,1 余料1 不能1 超0过最0短毛0 坯的0 长0度;10最00 好将毛 坯的长,度最按后y2 降切的割1次最序短0排的列,2 ,不即能1 先遗切漏0 割了长方4 度案3最。长2如的果毛1方坯案0,较再多10切0,0 割用次计长 算机编程y3 排方0案,1去掉0 余料2 较长3 的0方案1,进2 行初4 选5。 1000
运筹学
Operations Research
Chapter 1 线性规划
Linear Programming
1.1 LP的数学模型 1.2 图解法 1.3 标准型 1.4 基本概念 1.5 单纯形法
Mathematical Model of LP
Graphical Method
Standard form of LP
2024年10月18日星期五
解: 设xj(j=1,2,…,5)是第j 种矿石数量,得到下列线性规划模
型
min Z 340x1 260x2 180x3 230x4 190x5
0.25x1 0.4x2 0.2x4 0.08x5 0.28 0.1x1 0.15x3 0.2x4 0.05x5 0.15
金、设备、原标材料、人工、时间等)去完成确定的任务 或目标;企业在一定的资源条件限制下,如何组织安排生 产获得最好的经济效益(如产品量最多 、利润最大)。
1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
2024年10月18日星期五
ch01-3 线性规划PPT精品文档26页

设X x1,x2,L ,xnT 为LP问题的可行解,若P1,P2,L ,Pk
线性独立,则必有k m;当k m时,它们恰好构成一个基,
从而使X x1,x2,L ,xk,0,L ,0T 为相应的基可行解.
当k m时,则一定可取出m-k个与P1,P2,L ,P构成最大的 线性独立向量组,其对应的解恰为X.根据定义,X为基可行解.
的一个顶点.
凸集
凸集
不是凸集
中国农业大学经济管理学院
College of Economics & Management, CAU 4
LP的基本定理
LP问题的三大定理: ●定理1:若LP问题存在可行域,则其可行域是
凸集 ●定理2:LP问题的基可行解对应于可行域的顶
点 ●定理3:若LP问题可行域有界,LP问题的目
标函数一定可在其可行域的顶点上达到最优.
为什么?如何证明?
中国农业大学经济管理学院
College of Economics & Management, CAU 5
LP的基本定理
●定理1:
若
L P问
题
存
在
可
行
域
,
则
其
可
行
域
D
X
n
Pj x
j
b,
x
j
0
是
凸
集
.
j 1
n! m!(n
m)!
.以n=60,m=
30为例, 若计算机能够每秒处理106个,那么需要3000年才能求得最优解.
中国农业大学经济管理学院
ch1第一节LP模型-2016

第一章
线 性 规 划及单纯形法
决 胜 千 里 之
Linear Programming
外
引言
运筹学的重要分支之一,应用最广泛的方法 之一 运筹学的最基本的方法之一,网络规划,整 数规划,目标规划和多目标规划都是以线性 规划为基础的 解决稀缺资源最优分配的有效方法,使付出 的费用最小或获得的收益最大
约束条件( Constraints ):线性等式或不等式 目标函数( Objective function ): z=ƒ(x1 … xn) 线性式,求z极大或极小
一、问题提出及一般模型
建模条件
(1) 优化条件:问题所要达到的目标能用线型函数描述,且 能够用极值 (max 或 min)来表示;
一、问题提出及一般模型
例1.1 某厂生产两种产品, 解: 1.决策变量:设产品I、II的产量 下表给出了单位产品所需资 分别为 x1、x2 源及单位产品利润
2.目标函数:设总利润为z,则有: max z = 2 x1 + x2 3.约束条件: 5x2 ≤ 15 6x1+ 2x2 ≤ 24 x 1+ x 2 ≤ 5 x1, x2≥0
3x1 +x2 +x3 +2 x4
x1、x2 、x3 、x4 ≥0
一、问题提出及一般模型
例1.3 某航运局现有船只种类、数量以及计划期内各条航 线的货运量、货运成本如下表所示:
航线号 船队 类型 1 1 2 3 2 4 1 1 2 编队形式 拖轮 1 A型 驳船 2 — 2 — B型 驳船 — 4 4 4 货运成本 (千元/队) 36 36 72 27 货运量 (千吨) 25 20 40 20
xj 0
ch1线性规划-2-单纯形法130916

取初始可行基 B0 = (P3, P4, P5 )=I 这时问题已是关于基B0的典式,直接作初始单纯形表 序 号 C
CB XB x3 x4 x5 b
10
x1
18
x2
0
x3
0
x4
0
x5
0
170 100 150 0
5 2 1 10
2 3 5* 18
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
Ⅰ
0 0 Z
序 号
C
CB XB b
3 x1
2 x2
0 x3
0 x4
0 x5
0
x3
x4 x5
4
14 3
-1
3 1* 3 0
2
2 -1 2 1
1
0 0 0 1
0
1 0 0 0
0
0 1 0 1
Ⅰ
0 0 Z 0 0 3 Z
0
x3 7
Ⅱ
x4
x1
5
3
0
1 0
5*
-1 5
0
0 0
1
0 0
-3
1 -3
-9
序 号
C
CB XB x3 x2 x1 b 6 1 4 -14 x5 15/4
序 号
C
CB XB b
10
x1
18
x2
0
x3
0
x4
0
x5
Ⅱ
0 0 18
Z 0 10 18 Z
x3
x4 x2 x3
110 10 30 -540
540/7
23/5 7/5* 1/5 32/5
0 1 0 0 0 0
运筹学ch1单纯形法

s.t. XAX
0
b
其中,A 的秩为m(m n),b 0。
标准型的特征:Max型、等式约束、非负约束
2
非标准形式如何化为标准
1) Min型化为Max型
加负号
Minz CX
Maxz/ CX
因为,求一个函数 的极小点,等价于求该 函数的负函数的极大点。
f (x)
x*
f (x)
x 1, x 2 0
解:增加松弛变量 x , x , x , 则约束化为
3
4
5
9x 1 4x 2 x 3
360
s
.t
.34xx
1 1
5x 2 10x
2
x 4 200 x 5 300
x 1, x 2, x 3 , x 4 , x 5 0
易见,增加的松弛变量的系数恰构成一个单位阵I。
第二节 单纯形法
单纯形法是求解线性规划的主要算法,1947 年由美国斯坦福大学教授丹捷格(G.B.Danzig) 提出。
尽管在其后的几十年中,又有一些算法问世, 但单纯形法以其简单实用的特色始终保持着绝对 的“市场”占有率。
1
一、单纯形法的预备知识
1.线性规划的标准型
用单纯形法求解线性规划的前提是先将模 型化为标准型表示为
m阶子矩阵,记为B;其余列构成非基矩阵,记为N。
基向量:基B中的列;其余的列称非基向量。
基变量:与基向量Pj对应的决策变量xj,记其组成的
向量为XB;与非基向量对应的变量称非基变
量,记其组成的向量为XN。
Amn p1 ... pm pm1 ... pn
基矩阵的特点: A= (
B
N)
1. 基B是可逆矩阵,即 B 0 或者 r(B)=m
线性规划知识点总结

线性规划知识点总结一、概述线性规划是一种数学优化方法,用于解决线性约束条件下的最优化问题。
它在各个领域中都有广泛的应用,如生产计划、资源分配、运输问题等。
本文将对线性规划的相关知识点进行总结。
二、基本概念1. 目标函数:线性规划的目标是最大化或者最小化一个线性函数,称为目标函数。
通常用Z表示。
2. 约束条件:线性规划必须满足一系列线性约束条件,如不等式约束和等式约束。
约束条件用来限制决策变量的取值范围。
3. 决策变量:决策变量是问题中需要决策的变量,它们的取值会影响目标函数的值。
4. 可行解:满足所有约束条件的解称为可行解。
5. 最优解:在所有可行解中,使得目标函数达到最大或者最小值的解称为最优解。
三、标准形式线性规划问题可以通过转换为标准形式来求解。
标准形式的线性规划问题具有以下特点:1. 目标函数为最小化问题。
2. 所有约束条件均为等式约束。
3. 决策变量为非负数。
四、线性规划的解法线性规划有多种求解方法,下面介绍两种常用的方法:1. 图形法:当问题惟独两个决策变量时,可以使用图形法求解。
首先绘制出目标函数和约束条件所构成的图形,然后通过图形的分析找到最优解。
2. 单纯形法:单纯形法是一种迭代求解方法,适合于多个决策变量的线性规划问题。
它通过不断迭代改善目标函数的值,直到找到最优解为止。
五、常见应用线性规划在实际应用中有广泛的应用,以下列举几个常见的应用场景:1. 生产计划:线性规划可以用于确定生产计划中各种资源的最优分配,以达到最大化利润或者最小化成本的目标。
2. 运输问题:线性规划可以用于解决货物运输的最优路径和最优运输量的问题,以降低物流成本。
3. 资源分配:线性规划可以用于确定资源的最优分配,如人力资源、物资资源等,以提高资源利用效率。
4. 投资组合:线性规划可以用于确定投资组合中各项投资的最优权重,以最大化投资回报或者最小化风险。
六、总结线性规划是一种常用的数学优化方法,通过最大化或者最小化线性目标函数,在一系列线性约束条件下求解最优解。
ch1-线性规划及其单纯形法习题

min Z 5 x1 2 x2 3x3 2 x4 x1 2 x2 3x3 4 x4 7 s.t. 2 x1 2 x2 x3 2 x4 3 x 0( j 1,...., 4) j
4、已知线性规划问题 :
max Z x1 3x2 x1 x 2 x 1 2 st. x2 x1 ... x3 x4 x5 x5 0 5 10 4
X3 X1
2 a
Cj-Zj
(1)a~g的值
X1 c d b
X2 0 e -1
X3 1 0 f
x4 1/5 1 g
(2) 表中给出的解是否为最优解
5、已知某线性规划问题的初始单纯形表和用单纯刑法迭代 后得到的表如下所示,试求括弧中未知数a~l的值
项目
X4 X5 6 1
X1
(b) -1 (a)
X2
(c) 3 -1
1
2 3 4
下表中所列的解均满足约束条件1-3,试指出表中哪些是可行 解,哪些是基解,哪些是基可行解。
序号 A X1 2 X2 4 X3 3 X4 0 X5 0
B
C D E F
10
3 1 0 0
0
0 4.5 2 4
-5
2 4 5 5
0
7 0 6 2
4
4 -0.5 2 0
5 已知某线性规划问题的约束条件为
(C C)( X X ) 0
0
课后练习(一)
1 用图解法求下列线性规划问题,并指出问题具有唯一 最优解、无穷多最优解、无界界还是无可行解。
max Z 3 x1 2 x 2 2 x1 x 2 2 s.t. 3 x1 4 x 2 12 x1, x 2 0
线性规划知识点

线性规划知识点一、概述线性规划是一种数学优化方法,用于求解线性约束条件下的最优解。
它广泛应用于经济、工程、运输、资源分配等领域。
本文将介绍线性规划的基本概念、模型建立、求解方法以及应用案例。
二、基本概念1. 变量:线性规划中的决策变量表示问题中需要优化的量,可以是实数、整数或布尔值。
2. 目标函数:线性规划的目标函数是需要最小化或最大化的线性表达式,通常表示为求解最小值或最大值。
3. 约束条件:线性规划的约束条件是限制变量取值范围的线性等式或不等式。
4. 可行解:满足所有约束条件的变量取值组合称为可行解。
5. 最优解:在所有可行解中,使目标函数取得最小值或最大值的解称为最优解。
三、模型建立线性规划的建模过程包括确定决策变量、建立目标函数和约束条件。
1. 决策变量的确定:根据问题的实际情况,确定需要优化的变量及其取值范围。
2. 目标函数的建立:根据问题的要求,将需要最小化或最大化的目标转化为线性表达式。
3. 约束条件的建立:根据问题的限制条件,将约束条件转化为线性等式或不等式。
四、求解方法线性规划可以使用多种方法求解,常见的有单纯形法和内点法。
1. 单纯形法:单纯形法是一种迭代求解方法,通过不断移动顶点来逼近最优解。
它从一个可行解开始,通过交换变量的值来改进目标函数的值,直到找到最优解。
2. 内点法:内点法是一种基于迭代的方法,通过在可行域内寻找最优解。
它通过将可行域内的点逐渐移向最优解,直到找到最优解。
五、应用案例线性规划在实际应用中具有广泛的应用场景,以下是一个简单的应用案例:假设某公司生产两种产品A和B,每单位产品A的利润为10元,每单位产品B的利润为8元。
公司有两个车间可供生产,每个车间每天的工作时间为8小时。
产品A每单位需要1小时的生产时间,产品B每单位需要2小时的生产时间。
车间1每天最多可生产100单位产品A或80单位产品B,车间2每天最多可生产80单位产品A或60单位产品B。
公司希望确定每天的生产计划,以最大化利润。
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表1-3 下料方案
方案 规格
1
2 1 0
2
2 0 1 0.3
3
1 2 0 0.5
4
1 1 2 0.1
5
1 0 3 o.4
6
0 4 0 0
7
0 3 1 0.3
8
0 2 2 0.6
9
0 1 4 0.2
10
0 0 5 0.5
需求量
1000 1000 1000
y1(根)
y2 y3
余料(m) 0
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余料(m) 0 0.3 0.5 0.1 o.4 0 0.3 0.6 0.2 0.5
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1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
Basic Concepts Simplex Method
1.1 数学模型
Mathematical Model
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xiongw@
1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 3
线性规划(Linear Programming,缩写为LP)通常研究资源 的最优利用、设备最佳运行等问题。例如,当任务或目标 确定后,如何统筹兼顾,合理安排,用最少的资源 (如资 金、设备、原标材料、人工、时间等)去完成确定的任务 或目标;企业在一定的资源条件限制下,如何组织安排生 产获得最好的经济效益(如产品量最多 、利润最大)。
2 x1 x2 40 x1 1.5 x2 30
(15,10)
2 x1 x2 40 x1 1.5 x2 30 x1 0, x2 0
30
20
最优解X=(15,10) 最优值Z=8500
10
(300,400)
O
10
20
30
40
x1
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为了书写方便,上式也可写成:
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1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 12
max(min)Z c j x j
怎样辨别一个模型是线性规划模型?
其特征是: 1.解决问题的目标函数是多个决策变量的
线性函数,通常是求最大值或 最小值; 2.解决问题的约束条件是一组多个决策变量 的线性不等式或等式。
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1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
2013年8月19日星期一 Page 11
1.1.2 线性规划的一般模型 一般地,假设线性规划数学模型中,有m个约束,有n个决策变量 xj, j=1,2…,n,目标函数的变量系数用cj表示, cj称为价值系数。约 束条件的变量系数用aij表示,aij称为工艺系数。约束条件右端的 常数用bi表示,bi称为资源限量。则线性规划数学模型的一般表达 式可写成 max(min) Z c1 x1 c2 x2 cn xn
2013年8月19日星期一 Page 8
【解】 设xj (j=1,2,…,7)为休息2天后星期一到星期日开始上 班的营业员,则这个问题的线性规划模型为
min Z x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7
x1 x4 x5 x6 x7 300 x x x x x 300 2 5 6 7 1 x1 x2 x3 x6 x7 350 x1 x2 x3 x4 x7 400 x1 x2 x3 x4 x5 480 x2 x3 x4 x5 x6 600 x3 x4 x5 x6 x7 550 x 0, j 1, 2, , 7 j
运筹学
Operations Research
Chapter 1 线性规划
Linear Programming
1.1 LP的数学模型 1.2 图解法 1.3 标准型 1.4 基本概念 1.5 单纯形法 Mathematical Model of LP
Graphical Method
Standard form of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
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【例1-2】某商场决定:营业员每周连续工作5天后连续休息2天, 轮流休息。根据统计,商场每天需要的营业员如表1-2所示。
表1-2 营业员需要量统计表
星期 一 二 三 四
需要人数 300 300 350 400
1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 6
线性规划的数学模型由 决策变量 Decision variables 目标函数Objective function 及约束条件Constraints 构成。称为三个要素。
xiongw@
1.2 图解法 The Graphical Method
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 16
x2
例1-8
6
3x1 x 2 6 x x 4 1 2 x1 3x 2 6 x1 0、x 2 0
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xiongw@
1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 4
1.1.1 应用模型举例
【例1-1】生产计划问题。某企业在计划期内计划生产甲、乙两 种产品。按工艺资料规定,每件产品甲需要消耗材料A 2公斤, 消耗材料B 1公斤,每件产品乙需要消耗材料A 1公斤,消耗材 料B 1.5公斤。已知在计划期内可供材料分别为40、30公斤;每 生产一件甲、乙两产品,企业可获得利润分别为300、400元, 如表1-1所示。假定市场需求无限制。企业决策者应如何安排 生产计划,使企业在计划期内总的利润收入最大。
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 13
1.什么是线性规划,掌握线性规划在管理中的 几个应用例子 2.线性规划数学模型的组成及其特征 3.线性规划数学模型的一般表达式。
作业:教材习题 1.1~1.6
下一节:图解法
1.2 图解法
Graphical Method
xiongw@
1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 10
设xj(j=1,2…,10)为第j种下料方案所用圆钢的根数。则用料最少 数学模型为:
星 期 一 二
需要 人数 300 300
星 期 五 六
需要 人数 480 600
三
四
350
400
日
550
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1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
min Z x j
j 1 10
2 x1 2 x 2 x3 x 4 x5 1000 x 2 x3 x 4 4 x6 3 x7 2 x8 x9 1000 1 x2 2 x 4 3 x5 x7 2 x8 4 x9 5 x10 1000 x j 0, j 1,2, 10
方案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 需求量
规格
求下料方案时应注意,余料不能超过最短毛坯的长度;最好将毛 2 2 1 1 1 0 0 0 0 0 1000 y1(根) 坯长度按降的次序排列,即先切割长度最长的毛坯,再切割次长 y2 1 0 2 1 0 4 3 2 1 0 1000 的,最后切割最短的,不能遗漏了方案 。如果方案较多,用计 y3 0 1 0 2 3 0 1 2 4 5 1000 算机编程排方案,去掉余料较长的方案,进行初选。
星期 五 六 日
需要人数 480 600 550
商场人力资源部应如何安排每天的上班人数,使商场总的营业员 最少。
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xiongw@
1.1 线性规划的数学模型 Mathematical Model of LP
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
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1.2 图解法 The Graphical Method
Chapter 1 线性规划 Linear Programming
2013年8月19日星期一 Page 15
x2
40
例1-7 max Z 300 x1 400 x2
max Z 300 x1 400 x2
2 x1 x2 40 x1 1.5 x2 30 x 0, x 0 2 1