运筹学——解对偶单纯形法

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运筹学-单纯形法灵敏度对偶

运筹学-单纯形法灵敏度对偶

若新增约束如下:
max z 50x1 100x2 x1 x2 300 2x1 x2 400 x2 250 10x1 30x2 5000(电力约束) x1, x2 , 0
x1 x2 s1
把最优解x1=50,x2 =250代入电力约束 1050+30 250=80005000 新约束不满足,最优解变化
例题:已知某线性规划初始可行基是(S1 S2 S3 a1), 最终单纯形表如下,求对偶价格不变时的△bi变化范围
x1 x2 s1
50 100 0
X1 50
1
0
0
S3 0
0
0
0
X2 100 0
1
0
s1 0
0
0
1
Zj
50 100 0
δj
0
0
0
(1) △b1的变化范围: ?
(2) △b2的变化范围:?
(3) △b3的变化范围: ? (4) △b4的变化范围:?
1 0 1 2 0.5
B1 p6'
2
1
1
0.5
2
0 0 1 1.5 1.5
Z6' 50 0.5 0 (2) 100 1.5 175
' 6
C6
Z6'
150 175
25
δ6´<0,最优解不变,即仍生产Ⅰ50件,Ⅱ100件。
2、变量xk系数列由pk变为pk´,在最终单纯形表 上xk是基变量
x1 x2 s1
50 100 0
X1 50 1
0
0
S3 0
0
0
0
X2 100 0
1
0
s1 0
0

运筹学 对偶单纯形法

运筹学 对偶单纯形法
3.若所有akj’≥0( j = 1,2,…,n ),则原问题 无可行解,停止;否则,若有akj’<0 则选
=min{j’ / akj’┃akj’<0}=r’/akr’那么 xr为进基变量,转4; 4.以akr’为转轴元,作矩阵行变换使其变为1,该
列其他元变为0,转2。
2.对偶单纯形法
例3.2:求解线性规划问题:
1.线性规划对偶问题
对称形式: (P) Max z = cT x s.t. Ax ≤ b x ≥0 “Max -- ≤ ”
互为对偶 (D) Min f = bT y s.t. AT y ≥ c y ≥0 “Min-- ≥”
线性规划的对偶模型
原问题(或对偶问题) 约束条件右端项 目标函数变量的系数 目标函数 max 约 束 条 件 m个 ≤ ≥ = n个 变 量 ≥0 ≤0 无约束 对偶问题(或原问题) 目标函数变量的系数 约束条件右端项 目标函数 min m个 ≥0 ≤0 无约束 n个 ≥ ≤ = 约 束 条 件 变 量

所有aik
计算
0


Hale Waihona Puke 0 bi be min aik 0 aik aek
计算
j min aej 0 k < aej aek
以为中心元素进行迭代
以为中心元素进行迭代
单纯形法和对偶单纯形法步骤
2.对偶单纯形法 对偶单纯形法的适用范围 对偶单纯形法适合于解如下形式 的线性规划问题
0 x4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
0 x5 0 0 1 0 -1 -1 1 -100 -1 1 1 -50
I
θ i 300 400 250 50 75

运筹学及其应用4.3 对偶单纯形法

运筹学及其应用4.3 对偶单纯形法
3
min w= 2x1+3x2+4x3+0x4+0x5 x1+2x2+ x3-x4= 1 2x1- x2+3x3– x5=4 x1,x2,x3,x4,x5≥ 0
min w= 2x1+3x2+4x3+0x4+0x5 -x1-2x2- x3+x4= -1 -2x1+x2-3x3+x5= -4 x1,x2,x3,x4,x5≥ 0
4
234 000
0
x1 x2 x3 x4 -1 -2 -1
x4 x5 b 1 0 -1
max

2 −2
4 ,
−3

=
−1
0 x5 -2* 1 -3 0 1 -4
σ 234 000
0 x4 0 -2.5 0.5 1 -0.5 1
2 x1 1 -0.5 1.5 0 -0.5 2
σ 0 4 1 0 1 -4
步骤:(1)保持σj ≥ 0,j= 1,···,n,确定XB,建立计算表格; (2)判别XB = B-1b ≥ 0是否成立? ①若成立,XB为最优基变量; ②若不成立,转(3);
1
步骤:(1)保持σj ≥ 0,j= 1,···,n,确定XB,建立计算表格;
(2)判别XB = B-1b ≥ 0是否成立? ①若成立,XB为最优基变量; ②若不成立,转(3);
5
• 作业 • P81 1.12(1)
6
§3 对偶单纯形法
单纯形法:由 XB = B-1b ≥ 0,使σj ≥ 0,j = 1,···,m 对偶单纯形法:由σj ≥ 0(j= 1,···,n),使XB = B-1b ≥ 0 相同点:都用于求解原问题

应用运筹学基础:线性规划(4)-对偶与对偶单纯形法

应用运筹学基础:线性规划(4)-对偶与对偶单纯形法

应⽤运筹学基础:线性规划(4)-对偶与对偶单纯形法这⼀节课讲解了线性规划的对偶问题及其性质。

引⼊对偶问题考虑⼀个线性规划问题:$$\begin{matrix}\max\limits_x & 4x_1 + 3x_2 \\ \text{s.t.} & 2x_1 + 3x_2 \le 24 \\ & 5x_1 + 2x_2 \le 26 \\ & x \ge0\end{matrix}$$ 我们可以把这个问题看作⼀个⽣产模型:⼀份产品 A 可以获利 4 单位价格,⽣产⼀份需要 2 单位原料 C 和 5 单位原料 D;⼀份产品 B 可以获利 3 单位价格,⽣产⼀份需要 3 单位原料 C 和 2 单位原料 D。

现有 24 单位原料 C,26 单位原料 D,问如何分配⽣产⽅式才能让获利最⼤。

但假如现在我们不⽣产产品,⽽是要把原料都卖掉。

设 1 单位原料 C 的价格为 $y_1$,1 单位原料 D 的价格为 $y_2$,每种原料制定怎样的价格才合理呢?⾸先,原料的价格应该不低于产出的产品价格(不然还不如⾃⼰⽣产...),所以我们有如下限制:$$2y_1 + 5y_2 \ge 4 \\ 3y_1 + 2y_2 \ge3$$ 当然也不能漫天要价(也要保护消费者利益嘛- -),所以我们制定如下⽬标函数:$$\min_y \quad 24y_1 + 26y_2$$ 合起来就是下⾯这个线性规划问题:$$\begin{matrix} \min\limits_y & 24y_1 + 26y_2 \\ \text{s.t.} & 2y_1 + 5y_2 \ge 4 \\ & 3y_1 + 2y_2 \ge 3 \\ & y \ge 0\end{matrix}$$ 这个问题就是原问题的对偶问题。

对偶问题对于⼀个线性规划问题(称为原问题,primal,记为 P) $$\begin{matrix} \max\limits_x & c^Tx \\ \text{s.t.} & Ax \le b \\ & x \ge 0\end{matrix}$$ 我们定义它的对偶问题(dual,记为 D)为 $$\begin{matrix} \min\limits_x & b^Ty \\ \text{s.t.} & A^Ty \ge c \\ & y \ge 0\end{matrix}$$ 这⾥的对偶变量 $y$,可以看作是对原问题的每个限制,都⽤⼀个变量来表⽰。

对偶单纯形法的计算步骤_实用运筹学:案例、方法及应用_[共3页]

对偶单纯形法的计算步骤_实用运筹学:案例、方法及应用_[共3页]

41第2章对偶理论与灵敏度分析即y 是对偶问题(D )的一个可行解。

条件式(2-21)称为对偶可行性条件,即最优性条件式(2-20)与对偶可行性条件式(2-21)是等价的,因此,如果一个原始可行基B 是原问题(P )的最优基,则1=B y c B -就是对偶问题(D )的一个可行解,此时对应的目标函数值1B w=yb =c B -,等于原问题(P )的目标函数值,可知1=B y c B -也是对偶问题(D )的最优解。

若原问题(P )的一个基本解1=0B b x ⎛⎞⎜⎟⎝⎠-对应的检验数向量满足条件式(2-20),即 =(,)=0,0B N N B σσσc c B N -1(-)≤则称x 为(P )的一个正则解。

于是可知,原问题(P )的正则解x 与对偶问题(D )的可行解y 是一一对应的,它们由同一个基B 所决定,我们称这一基为正则基。

因此,我们可以设想另一条求解思路,即在迭代过程中,始终保持对偶问题解的可行性,而原问题的解由不可行逐渐向可行性转化,一旦原问题的解也满足了可行性条件,也就达到了最优解。

也即在保持正则解的正则性不变条件下,在迭代过程中,使原问题解的不可行性逐步消失,一旦迭代到可行解时,即达到了最优解。

这正是对偶单纯形法的思路,这个方法并不需要把原问题化为对偶问题,利用原问题与对偶问题的数据相同(只是所处位置不同)这一特点,直接在反映原问题的单纯形表上进行运算。

2.3.2 对偶单纯形法的计算步骤求解如下标准形式线性规划问题:max =z cx s.t.0Ax =bx ⎧⎨⎩≥对偶单纯形法的计算步骤如下:(1)找一个正则基B 和初始正则解(0)x ;将原问题化为关于基B [不妨设12=(,,,)m B P P P ]的典式,列初始对偶单纯形表,如表2-5所示。

表2-5 对偶单纯形表12 1 2 12121c 1x 1'b 1 0 … 0 1+1'm a 1+2'm a … 1'n a 2c 2x 2'b 01 02+1'm a 2+2'm a … 2'n am c m x'm b 0…1 +1'mm a +2'mm a … 'mn a c j -z j0 0 0+1m σ+2m σ…n σ(2)若1=b'B b -≥0,则停止计算,当前的正则解1=x B b -,即为原问题的最优解;否则转下一步。

对偶单纯形法(经典运筹学)

对偶单纯形法(经典运筹学)

对标准型 maxz CX s.t AXb X 0,b 0
AB,N
CC B CN
X
X X
B N
A P 1P 2 P m P m 1 P n 设 BP 1 P 2 P m是可
于A是 X b
B
N
XB XN
b
BX BNN Xb
B 可逆
XBB1bB1NN X
且ZCB CNXXNB CBXBCNXN
C B (B 1 b B 1 NN )X C N X N
0 1 -1 -1 0
1 0 1/5 4/5 6/5 0 0 -2/5 -3/5 3/5 .
1、确定出基变量:
设br =min{bi | bi <0}
则取br所在行的基变量 为出基变量
即取X4为出基变量
2、确定入基变量: 原则: 保持检验行系数≤0
C B B 1 b (C N C B B 1 N )X N
.
对问题maxz CX
m Z a C B B x 1 b ( C N C B B 1 N ) X N
s.t AX b X 0
XBB1bB1NN X
取可行基
BP1 P2
XB0,XN0
Pm关于可行基B的典则形式
检验数
令XN 0 得 XBB1b0得基本X 可 1行 B1b解 ,0
3x1 x2 x3
3
s.tx41x1 2x32x2
x4 6 x5 3
x1,x2,x3,x4,x5 0
取 B 基 P 3 ,P 4 ,P 5 基X 本 0 , 0 , 解 3 , 6 , 3
X1 X2 X3 X4 X5 检 -2 -1 0 0 0 Z


X3 -3 -1 1 0 0 -3

2.2运筹学 对偶问题的基本性质

2.2运筹学 对偶问题的基本性质

y1*
x
* s1
0
y2*xs2* 0
ym*
x
s
* m
0
若y
* 1
0则x
* s1
0
若x
* s1
0则y
* 1
0
对偶变量不为0 ,原问题相应 约束式是等式
原问题约束为
已知线性规划问题
不等式,相应
min 2 x1 3 x2 5 x3 2 x4 3 x5
对偶变量为0
x1 x2 2 x3 x4 3 x5 4
(2)
2 y1 3 y2 5
(3)
y1 y2 2
(4)
3 y1 y2 3
(5)
y1 , y2 0

y* 1
,
y* 2
的值代入约束条件,得(2),(3),(4)为严格不等式;由互
补松弛性得 x*2 x*3 x4* 0。因 y1,y2 0;原问题的两个约束条
件应取等式,故有
x1* 3 x5* 4
B 1b C B B 1b
与-原原问问问题令题题的Y的的基=检C检解验B验(B差数数-1一对,故比负应较可号对-得-)偶---对- 偶问题YS的2=一CB个B-基1N解-C.N
YS1=0
原 问 题
对偶 问题
变量性质
检验数 基解
变量性质
基变量
非基变量
XB 0
-YS2 非基变量
XN
XS
CN-CBB-1N -CBB-1
机械设备
甲 1
原材料A 4
影子价格
原材料B 0
经济意义பைடு நூலகம் 在其它条件 不变的情况 下, 单位资源变 化所引起的 目标函数的 最优值的变 化。

运筹学对偶问题

运筹学对偶问题
s .t . (A) AX B
X 0
min W YB s .t. (B) YA C T Y 0
其中: C c 1 c 2 c n
Y y 1 y 2 y m
b 1
B
b2
b m
a11
A
a21
an1
a12 a22
a 整m理2 课件
a1n a2n amn
那么它的对偶问题就是“在另外一些条件下, 使工作的消耗(浪费、成本等)尽可能的小”。
实际上是一个问题的两个方面。
整理课件
25
例:某产品计划问题的
线性规划数学模型为
假设生产部门根据市场变化,
max F 2x1 x2 s.t.
决定停止生产甲、乙产品, 而将原有的原料、设备专用
3x1 5x2 15 5x1 2x2 10 x1 , x2 0
(A‘)
(B‘)
max Z ' 4 x 1 5 x 3 5 x 4 s .t. 3 x 1 2 x 3 2 x 4 20 4 x 1 3 x 3 3 x 4 10 x1 x3 x4 5 x1 x3 x4 5 x1 0, x3 0, x4 0
min W ' 20 y1 ' 10 y 2 ' 5 y 3 ' 5 y 4 ' s.t. 3 y1 '4 y 2 ' y 3 ' y 4 ' 4 2 y1 '3 y 2 ' y 3 ' y 4 ' 5 2 y1 '3 y 2 ' y 3 ' y 4 ' 5 y1 ' 0, y2 ' 0, y3 ' 0, y4 ' 0
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对偶单纯形法正是基于对称的想法,从一个基解X0开始,X0不是 基可行解,但它的检验数全部非正,对应的对偶问题的基解Y0二
CBB-1是基可行解从X0迭代到另一个基解X1,在迭代过程中保持它 对应的对偶问题的基解是基可行解,逐步消除原问题基解的不可行性,最终达到两者同时为可行解,也就同时是最优解了。这就是对偶单纯 形法的基本思想。
否则转向STEP4;
Step4确定换入变量xOk,其中 水0k=min ot [3lt; [3lt<0;1 <t<n+m ;
Step5取x0l为换出变量,x0k为换入变量进行迭代,然后重复上过程 直到得到最优解。
程序
#i nclude<stdio.h>
#in clude<math.h>
int m,n;
float M=1000000.0;
float A[100][100];
float C[100];
float b[100];
float seta[100];
int num[100];
float z=0;
void in put();
void prin t();
int duiouda nchu nxin g1();
给出一个线性规划问题:
Max z=CX
AX<b
X X)
其对偶问题是:
Min w = Yb
YAXC
YX)
单纯形法解决线性规划问题的思想是:
从问题(1)的一个基解X0开始迭代到另一个基解,在迭代过程中 保持基解的可行性,同时它对应的对偶问题 ⑵的基解Y0二CBB-1的 不可行性逐步消失,直到Y0是问题 ⑵的可行解时,X0就是问题(1)的 最优解了。
{
int i,j;
int flag=O;
float min;
for(j=0;j <n ;j++)
if(A[a][j]>=0)
flag=1;
else {flag=O;break;}
if(flag==1)
{printf("\n该线性规划无最优解!\n"); return -1;}
for(j=0;j <n ;j++)
for(i=0;i<m;i++)
sea nf("%f",&b[i]);
prin tf("\n请输入目标函数各个变量的系数所构成的系数阵
for(i=0;i <n ;i++)
sea nf("%f",&C[i]);
}
int duiouda nchu nxin g1()
{
int i,k;
int flag;
float min=0;
{
temp2=A[i][l];
b[i]=b[i]-b[c]*temp2;
for(j=0;j< n;j++)
A[i][j]=A[i][j]-A[c][j]*temp2;
}
}
temp3=C[l];
for(i=0;i <n ;i++)
C[i]=C[i]-A[c][i]*temp3;
z=z+b[c]*temp3;
{
int i,j,c,l;
float temp1,temp2,temp3;
c=q;
l=p;
temp仁A[c][l];
b[c]=b[c]/temp1;
for(j=0;j <n ;j++)
A[c][j]=A[c][j]/temp1;
for(i=0;i<m;i++)
{
if(i!=c)
if(A[c][l]!=0)
}
void prin t()
{
int i,j;
printf("\n
\n");
prin tf("\t");
for(i=0;i <n ;i++)
{
prin tf("%.3f\t",-C[i]);
}
prin tf("%.3f",z);
printf("\n
for(i=0;i<m;i++)
if(b[i]>=0)
flag=1;
else {flag=0;break;}
if(flag==1)
return -1;
for(i=0;i<m;i++)
{
if(mi n>b[i])
{mi n=b[i];k=i;}
}
return k;
} int duiouda nchu nxin g2(i nt a)
{
if(A[a][j]<0)
seta[j]=-C[j]/A[a][j];
else seta[j]=M;
}
mi n=M;
for(j=0;j <n ;j++)
{
if(min>=seta[j])
{mi n=seta[j];i=j;}
}
nu m[a]=i+1;
return i;
}
void duiouda nchunxin g3(i nt p,i nt q)
题目:对偶单纯形法解线性规划问题
小组成员:
摘要:
运筹学是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.而对偶单纯形 法是线性规划中重要的数学方法,在简化运算,解决实际问题中具有 重要的应用。它是解决研究线性约束条件下线性目标函数的极值问题 的数学理论和方法,广泛应用于军事作战、经济分析、经营管理和工 程技术等方面。为合理地利用有限的人力、物力、财力等资源作出的 最优决策,提供科学的依据。在经济管理、交通运输、工农业生产等 经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求。关键词:对偶单纯形法线性规划最优解正文:单纯形法和对偶单纯形法的基本思想:
for(i=0;i<m;i++)
for(j=0;j <n ;j++)
sca nf("%f",&A[i][j]);
prin tf("\n请输入初始基变量的数字代码num矩阵:\n");
for(i=0;i<m;i++)
sca nf("%d",&n um[i]);
prin tf("\n请输入方程组右边的值矩阵b:\n");
算法:
用对偶单纯形法解决生产资i和人工变量为基变量的正则解X0,
若X0是可行的则X0是最优解,
停止,否则转向STEP2;
Step2确定换出变量xOI,其中x0l=min{xOr;xOr<O};
Step3如果对所有非基变量xOj,0jX),则该问题无可行解,运算停止,
int duiouda nchu nxin g2(i nt a);
void duiouda nchunxin g3(i nt a,i nt b);
void in put()
{printf("请输入方程组的系数矩阵维数,m行n列:\n");
sca nf("%d%d",&m,&n);
int i,j;
printf("请输入方程组的系数矩阵A(%d行%£列):\n",m,n);
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