运筹学1
运筹学1
16/10
若将目标函数变为max Z = 2x1 + 4x2 ，则表示目标函数的等值线与约束 条件x1 + 2x2 ≤8的边界线x1 + 2x2 = 8平行。当Z值由小变大时，与线段Q 2Q3重合，如图1.3所示，线段Q2Q3上任意一点都使Z取得相同的最大值， 即这个线性规划问题有无穷多最优解。
17/10
运筹学第一次作业指导
储宜旭
이 문서는 나눔글꼴로 작성되었습니다. 설치하 기
运筹学
2/10
3/10
4/10
5/10
实际问题线性规划模型的基本步骤： (1) 确定决策变量。这是很关键的一步，决策变量选取 得当，不仅会使线性规划的数学模型建得容易，而且 求解比较方便。 (2) 找出所有限制条件，并用决策变量的线性等式或不 等式来表示，从而得到约束条件。一般可用表格形式 列出所有的限制数据，然后根据所列出的数据写出相 应的约束条件，以避免遗漏或重复所规定的限制要求。 (3) 把实际问题所要达到的目标用决策变量的线性函数 来表示，得到目标函数，并确定是求最大值还是最小 值。
10/10
11/10
12/10
线性规划问题的图解法
为了给后面的线性问题的基本理论提供较直观的几何说明， 先介绍线性规划问题的图解法。 我们把满足约束条件和非负条件的一组解叫做可行解，所有 可行解组成的集合称为可行域。 图解法的一般步骤如下。 (1) 建立平面直角坐标系。 (2) 根据线性规划问题的约束条件和非负条件画出可行域。 (3) 作出目标函数等值线Z = c(c 为常数)，然后根据目标函 数平移等值线至可行域边界，这时目标函数与可行域的交点 即最优解。
运筹学(一)
第三节
单纯形法原理
一、线性规划问题的解
可行解：满足约束条件的解称为可行解，可行解的集合称
a m 1 x1
a
m
2
x2
amnxn (,)bm
x1, x2 , , xn 0
n : 变 量 个 数 ; m:约 束 行 数 ;
n:变量个数 m：约束个数 cj:价值系数 bi:资源拥有量 aij :工艺系数
n m :线性规划问题的规模
c j : 价 值 系 数 ; b j : 右 端 项 ; aij : 技 术 系 数
2x1 x2 x3 x3 x4 9
st.34xx11
x2 2x3 2x3 x5 2x2 3x3 3x3 6
4
x1, x2, x3, x3, x4, x5 0
第二节
图解法
一、图解法的步骤
1.画出直角平面坐标系； 2.图示约束条件，找出可行域； 3.图示目标函数； 4.最优解的确定。
x2 2x2
2x3 3x3
4 6
x1 0, x2 0, x3取值无约束
解： z令 z,x1x1,x3x3 x3 ,其x中 3 ， x3 0， 同时引入x4松 和弛 剩变 余 x5,标 量 变准 量形式
m z x a 1 2 x 2 x 3 x 3 3 x 3 0 x 4 0 x 5
1940年，英国军事部门成立了第一个由一些数学家、物理学家 和工程专家等组成的OR小组，负责研究一些武器有效使用的问题。
1942年，美国也成立了由17人组成的OR小组，研究反潜艇策 略等问题。
（3）二战后：推广与发展
战时从事运筹学研究的许多专家转到了经济部门、民用企业、大 学或研究所，继续从事决策的数量方法的研究，运筹学作为一门学 科逐步形成并得以迅速发展。运筹学发展到今天，已成为分支学科 众多的一个繁荣昌盛的大家族。随着电子计算机的发展和使用，运 筹学处理复杂性问题的能力大大加强，成为解决实际问题的有力工 具，广泛地应用于企业管理、交通运输、公共服务等领域。
运筹学(1)
一、绪论§1 运筹学的简史运筹学作为科学名称出现于20世纪30年代末。
英、美对付德国空袭，采用雷达，技术上可行，实际运用不好用。
如何合理运用雷达？“运用研究”（Operational Research）,我国1956年用“运用学”名词，1957年正式定名为运筹学。
运筹学小组在英、美军队中成立，研究：护航舰队保护商船队的编队问题、当船队遭受德国潜艇攻击时如何使船队损失最小问题、反潜深水炸弹的合理爆炸深度（德国潜艇被摧毁数增到400%）、船只在受敌机攻击时的逃避方法（大船急转向、小船缓转向，中弹数由47%降到29%）。
运筹学组织在英、美军队（RAND）中成立，研究：战略性问题、未来武器系统的设计和合理运用方法、美国空军各种轰炸机系统的评价、未来武器系统和未来战争战略、苏联军事能力及未来预报、苏联政治局计划的行动原则和未来战争的战略、到底发展哪种洲际导弹（50年代）、战略力量的构成和数量（60年代）。
运筹学在工业、农业、经济、社会问题等领域有应用。
运筹数学：数学规划（线性规划（丹捷格（G.B.Dantzig）1947，单纯形法；康托洛维奇1939解乘数法，1960《最佳资源利用的经济计算》，诺贝尔奖；列昂节夫1932投入产出模型；冯.诺意曼）、非线性规划、整数规划、目标规则、动态规划、随机规划等）、图论与网络、排队论（随机服务系统理论）(丹麦工程师爱尔朗（Erlang）1917提出一些著名公式)、存贮论、对策论（冯.诺意曼和摩根斯坦，1944《对策论与经济行为》）、决策论、维修更新理论、搜索论、可靠性和质量管理等。
运筹学领域的诺贝尔奖得主：阿罗、萨谬尔逊、西蒙（经济学家）、多夫曼、胡尔威茨、勃拉凯特（Blackett,美，物理学家）。
运筹学会的建立：英国（1948年）、美国（1952年）、法国（1956年）、日本（1957年）、印度（1957年）、中国（1980年），38个国家和地区。
国际运筹学联合会（IFORS）的成立：1959年，英、美、法发起成立，中国1982年加入。
运筹学第1章-线性规划
下一页 返回
图解法步骤：
（1）建立坐标系； （2）将约束条件在图上表示； （3）确立满足约束条件的解的范围； （4）绘制出目标函数的图形 （5）确定最优解
用图解法求解下列线性规划问题
max z 2x1 3x2
4x1 0x2 16
s.t
10xx11
4x2 2x2
12 8
x1, x2 0
1. 1.1问题举例
(1)生产计划问题。 生产计划问题是典型的已知资源求利润最大化的问题，对于此类
问题通常有三个假设:①在某一计划期内对生产做出的安排;②生产 过程的损失忽略不计;③市场需求无限制，即假设生产的产品全部 卖出。
下一页 返回
1.一般线性规划问题的数学模型
例1 用一块连长为a的正方形铁皮做一个容 器，应如何裁剪，使做成的窗口的容积为最 大？
解：设 x1, x2分别表示从A,B两处采购的原油量（单
位：吨），则所有的采购方案的最优方案为：
min z 200x1 290x2
0.15x1 0.50x2 150000
s.t
0.20x1 0.50x1
0.30x2 0.15x2
120000 120000
x1 0, x2 0
1. 1线性规划问题与模型
也可以写成模型(1-6)和模型(1-7)的形式，其中模型(1-7)较为常用。
运筹学-1、线性规划
则：
x1 x2 100
x1 ( x3 ) x4 x2 2
设x3为第二年新的投资； x4为第二年的保留资金；
则：
18
•设x5为第三年新的投资；x6为第三年的保留资金；
则：
x3 ( x5 ) x6 x4 2 x1 2
•设x7为第四年新的投资；第四年的保留资金为x8；
max Z 2 x7 x9 x1 x2 100 x 2x 2x 2x 0 2 3 4 1 4 x1 x3 2 x4 2 x5 2 x6 0 s.t 4 x3 x5 2 x6 2 x7 2 x8 0 4 x5 x7 2 x 8 2 x9 0 x 0, j 1, 2, , 9 j
13
例3：（运输问题）设有两个砖厂A1 、A2 ，产 量分别为23万块、27万块，现将其产品联合供应三 个施工现场B1 、 B2 、 B3 ，其需要量分别为17万 块、18万块、15万块。各产地到各施工现场的单位 运价如下表： 现场 砖厂 B1 B2 B3
A1 A2
5 6
14 18
7 9
问如何调运才能使总运费最省？
20
例5：（下料问题） 某一机床需要用甲、乙、 丙三种规格的钢轴各一根，这些轴的规格分别是 2.9,2.1, 1.5(m),这些钢轴需要用同一种圆钢来做，圆 钢长度为7.4m。现在要制造100台机床，最少要用多 少根圆钢来生产这些钢轴？
解：第一步：设一根圆钢切割成甲、乙、丙三 种钢轴的根数分别为y1,y2,y3，则切割方式可用不等 式2.9y1+2.1y2+1.5y3≤7.4 表示，求这个不等式的有实 际意义的非负整数解共有8组，也就是有8种不同的 下料方式，如下表所示：
运筹学第1章：线性规划问题及单纯型解法
原料甲 原料乙 最低含量 VA 0.5 0.5 2 VB1 1.0 0.3 3 VB2 0.2 0.6 1.2 VD 0.5 0.2 2 0.3 0.5 单价
分别代表每粒胶丸中甲, 设 x1, x2分别代表每粒胶丸中甲, 乙两种原料的用量
5
例3,合理下料问题 , 分别代表采用切割方案1~8的套数, 的套数, 设 xj 分别代表采用切割方案 的套数
19
( f(x
)= 3
6
1.2.2 单纯型法的基本思路
确定初试基础可行解
检查是否为 最优解? 最优解?
是
求最优解的目标函数值
否 确定改善方向
求新的基础可行解
20
1.2.3 单纯型表及其格式
IV CB III XB II x1 b c1 a11 a21 c1′′= cn+1 xn+1 b1 c2′′= cn+2 xn+2 b2 x2 … xn c2 … cn a12 … a1n a22 … a2n I xn+1 cn+1 1 0 0 zn+1 xn+2 cn+2 0 1 0 zn+2 … … … … … … xn+m cn+m 0 0 1 zn+m
OBJ : max f ( x) = 6x1 + 4x2 2x1 + x2 ≤ 10 铜资源约束 x1 + x2 ≤ 8 铅资源约束 s.t. x2 ≤ 7 产量约束 x1, x2 ≥ 0 产量不允许为负值 最优解: x1 = 2, x2 = 6, max f ( x) = 36.
4
例2,配料问题(min, ≥) ,配料问题(
2 max 1 O 1 2 3 4 D 5 6 7 H 8
运筹学第一章 1.4 大M法和两阶段法
（2）写出初始基本可行解 ）写出初始基本可行解——
根据“ 用非基变量表示基变量的表达式” 根据 “ 用非基变量表示基变量的表达式 ” ， 非基变量取0 算出基变量， 非基变量取0，算出基变量，搭配在一起构成 初始基本可行解。 初始基本可行解。 2、建立判别准则： 建立判别准则： （1）两个基本表达式的一般形式 LP限制条件中全部是 LP限制条件中全部是“≤”类型约束，新 限制条件中全部是“ 类型约束， 增的松弛变量作为初始基变量的情况来描述： 增的松弛变量作为初始基变量的情况来描述 ：
2、处理人工变量的方法： 处理人工变量的方法：
（1）大M法——在约束条件中人为地加入非负 在约束条件中人为地加入非负 的人工变量， 的人工变量，以便使它们对应的系数列向量构 成单位阵。 成单位阵。 问题：加入的人工变量是否合理？如何处理？ 问题：加入的人工变量是否合理？如何处理？ 目标函数中， 在目标函数中，给人工变量前面添上一个绝对 值很大的负系数M>>0 迭代过程中， 值很大的负系数 -M （ M>>0 ） ， 迭代过程中 ， 只要基变量中还存在人工变量， 只要基变量中还存在人工变量，目标函数就不 可能实现极大化——惩罚！ 惩罚！ 可能实现极大化 惩罚
σj =cj −zj =cj −∑ a c
i= 1
m
' n+i ij
（2）最优性判别定理
若 X = (0,0,L0,b ,b ,Lb ) 是对应于基B的基本 是对应于基B , , 可行解， 的检验数， 可行解，σ j 是非基变量 x (j0) 的检验数，若对 于一切非基变量的角指标j 于一切非基变量的角指标j，均有 σ j ≤0，则 X(0)为最优解。 为最优解。
最优性判别定理； 最优性判别定理；无“有限最优解”判断定理 有限最优解”
运筹学：第1章 线性规划 第3节 对偶问题与灵敏度分析
s.t.
4x1 3x1
5x2 200 10x2 300
x1, x2 0
9x1 4x2 360
s.t.
34xx11
5x2 10 x
200 2 300
3x1 10x2 300
x1, x2 0
则D为
min z 360y1 200y2 300y3 300y4
9 y1 4 y2 3y3 3y4 7 s.t.4 y1 5y2 10 y3 10 y4 12
amn xn bm ym xn 0
机会成本 a1 j y1 a2 j y2 aij yi amj ym
表示减少一件产品所节省的可以增加的利润
（3）对偶松弛变量的经济解释——产品的差额成本
机会成本
利润
min w b1 y1 b2 y2 bm ym
a11 y1
st
a12
y1
a1n y1
max z CX
（P）
AX b
s
.t
.
X
0
（D）
min w Yb
s.t.
YA C Y 0
• （2）然后按照（D）、（P）式写出其对偶
例：写出下面线性规划的对偶规划模型：
max z 2x1 3x2
min w 3 y1 5y2 1y3
x1 2x2 3 y1 0
s.t.
2xx11
例如，在前面的练习中已知
max z 2.5x1 x2 的终表为
3x1 5x2 15 s.t.5x1 2x2 10
x1, x2 0
0 x3 9 2.5 x1 2
0 19 1 - 3
5
5
1
2
0
1
5
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
运筹学》期末试卷（B）参考答案
一、单选题(共10分，每小题 1 分,将你认为正确的选择填入下表的相应空格中)
1、长度分别为20，12，30，8分钟的四段乐曲A,B,C,D，存入一盒磁带，使平均收听每段乐曲时间最短的次序是 (1) 。
A. D,B,A,C
B. B,D,C,A
C. A,B,C,D
D. D,C,B,A
2、线性规划问题：Min S = 6x
1+4x
2
,两个不等式约束是：2x
1
+x
2
≥1, 3x
1
+4x
2
≥3,
两个决策变量都有非负约束的最优解是 (2) 。
A.x
1=-1,x
2
=3 B. x
1
=0.5, x
2
=0 C. x
1
=0 , x
2
=1
D. x
1
=0.2, x
2
=0.6
3、“OR”是 (3) 的缩写。
A.线性规划
B.运筹学
C.对策论
D.开放系统研究所
4、下列关于图的最短路(SP)问题的以下叙述中 (4) 是错误的。
A.SP一定存在
B.SP一定唯一的
C. SP上无圈
D.SP可能有一条以上
5、在最短路问题中，为了求出某结点到终点的最短路，必须知道它可直接到达的（5）的最短路
A、下一个结点到终点
B、所有的结点到终点
C、上一个结点到起点
D、所有的结点到起点
6、求一个带权连通图的最小生成树的常用方法有普莱姆算法和 (6) 算法。
A. 单纯形
B.丹希格
C.避圈
D.欧拉
7、对产量大于销量的运输问题，以下关于虚设销地的说法不正确的是 (7) 。
A.可以虚设一个销地来求解
B.它的销量=总产量-总销量
C.它和某一个产地的单位运价可能为正
D.它和任一个产地的单位运价为0
8、一个有p个节点,q条边的带权连通图的最小生成树为T,T有 (8) 条边。
A.p
B.p-1
C.p-1
D.q+1
9、“线性规划”问题要求： (9) 是线性的。
A.目标函数
B.约束
C.约束、目标函数都
D.决策变量
10、我国 (10) 代著名的“丁渭修皇宫”和“沈括运粮”都是体现我国古代朴素运筹思想的范例。
A.唐
B.明
C.清
D.宋
二、判断题(共10分，每小题1分，选择“√”或“×”填入下表的相应空格中)
1、单纯形法解线性规划问题时值为0的变量未必是非基变量。
2、所有决策变量都有非负约束的线性规划问题的最优值Min Z≥0。
3、产销平衡而且产销量都是非负整数的运输问题中用最小元素法求出的初始基可行解未必是整数解。
4、最短路问题中如各边的长的最小值为M，边长为M的边有2条，则最短路中必含这两条。
5、决策变量都有非负约束的线性规划问题的对偶规划的约束一定都是“≤”的。
6、用弦线法求函数f(x)在区间[a,b]中的零点时固定选择从有f ”(x)·f(x)>0的一端出发画弦线。
7、有20个结点的带权连通图的最小生成树所含的边一定少于19条。
8、所有非基变量的检验数全为正为零的运输问题的最优解可能不止一个。
9、系数矩阵、常数项矩阵、目标函数系数矩阵中的数全是整数的线性规划问题的最优解一定是整数解。
10、一个矩阵对策问题的赢得矩阵为A=(a ij )，一定有不等式ij
i
j ij j i a max
min a min max 。
三、填空题(共10分，每空1分)
1 、约束条件为： x 1+2x 2≤5 的线性规划问题要用单纯形法求解时要化为标准型，需添加
x 1+2x 2≥0.3 ___2____个松弛变量，____2__个剩余变量。
s.t. 3x 1+4x 2≤5 2x 1+ x 2≥0.5 x 1，x 2≥0
2、找PERT 图关键路径时，必须求出每个结点的_缓冲时间_，求它的时候要先确定它的_最早完成_时间和_最晚完成_时间。
3、 用表上作业法求解运输问题时如果某个运输方案检验数全部是_非负的_，则得到最优解。
4、 求最小的线性规划问题的可行域无界，则它_不一定有_有限的最优解。
当可行域有界，则它_必有_有限的最优解
5、 在[2，3]区间上用0.618法求单峰的f(x)最大值的时候，先要求在_2.618_点处f(x)的值，再求出对称的_2.382_点处f(x)的值，比较后收缩搜索区间。
四、简答题：(共 20 分，每小题5分) 1、写出线性规划问题(P)的对偶问题(D)
Min W=60x 1+10x 2+20x 3 答： Max Z =2x 1-x 2+x 3
3x 1+ x 2+ x 3 ≥ 2 3x 1+ x 2+ x 3 ≤ 60
s.t. x 1- x 2+ x 3 ≥-1 s.t. x 1- x 2+2x 3 ≤ 10
x 1+2x 2- x 3 ≥ 1 x 1+ x 2- x 3 ≤ 20 x 1 ,x 2 ,x 3 ≥ 0 x 1 ,x 2 ,x 3 ≥ 0
2、文印室接到需要印刷的六本教材A 、B 、C 、D 、E 和F ，按内容及印刷数量知它们的
序，使这六本教材总化费的时间最少。
答：最佳顺序为: F → C → D → B → E → A
3、求益损矩阵为 的二人矩阵对策的最优纯策略。
答：
ij
i
j
ij j
i
a max
min a min
max =
，∴它有最优纯策略，是α2，β2
⎪⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛----725201715
五、（10分）
已知有六个村庄，相互间道路的距离如图所示，已知各村庄的小学生数为：A 村50人，B 村40人，C 村40人，D 村60人，E 村50人，F 村90人。
现六村决定合建一所小学，问小学应建在哪村，才能使学生上学所走的总路程最短？
六、（8分）
A 、
B 、
C 、
D 、
E 、
F 分别代表陆地和岛屿，1、2、3……14表示桥梁及其编号。
若河两岸分别敌对的双方部队占领，问至少应切几座桥梁（具体指出编号）才能达到阻止对方部队过河的目的，试用图论方法进行分析。
（提示：以陆地为点，桥梁为弧，两点之间的桥梁数为弧的容量。
） 七、（12分）
A
F
设有三个化肥厂供应四个地区的农用化肥。
各化肥的年产量，各地区的需求量，化肥的运价如下表所示，请写出产销平衡运输表。