目标规划图解法标规划单纯形法

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第四章目标规划

第四章目标规划

确定获利最大的生产方案。
这是一个单目标规划问题,用线性规划表 示如下
max Z 8 x1 10 x2 2 x1 x2 11 s.t. x1 2 x2 10 x , x 0 1 2
最优方案为
x1 4, x2 3
*
*
实际上工厂在作决策时要考虑到市场等一系列其 他条件。 (1)根据市场信息产品 A销量有下降的趋势,故 考虑产品 A的产量应尽量不大于 B。 (2)超过计划供应的原材料时,需要高价采购, 这就使成本增加,所以原材料有严格限制。 (3)应该尽可能的充分利用设备台时,但尽量 不加班。 (4)应尽可能达到并超过计划利润指标 56元。
优先因子: 目标的重要程度 首先达到的目标赋予优先因子 P1,次位的目 标赋于优先因子 P2,…,并规定 Pk>>Pk+1 k=1,…,K ,的重要程度 j
决策者在原材料供应受严格限制的基础上考虑: P1:产品 B的产量应尽量不低于产品 A的产量; l P2:尽量充分利用设备有效台时,不宜加班; l P3:利润额应尽量不小于 56元。
决策者在原材料供应受严格限制
录音机 资源1:加工 (第一工厂) 2小时 资源2 :装配试验 (第二工厂) 2.5小时 20元/台 利润 1,500 台 预计销量 8元 月储存成本 第一工厂 2400 18元
收音机 4小时 1.5小时 23元/台 1,000 台 15元
该公司依下列次序为目标的优先 次序,以实现次月的生产与销售目标。 P1 厂内的储存成本不宜超过 23,000 元; P2 录音机销售量应完成 1,500 台; P3 第一,二两工厂的设备应全力运转, 避免有空闲时间,两厂的单位运转成本当作 它们间的权系数。
这个问题的目标规划模型为: min Ζ=P1d3++P2d4 ¯ +P3(6d1 ¯ +5d2 ¯) +P 4d11++P5d5 s.t 2x 1+4x2+d1 ¯ -d1+=2400 2.5x 1+1.5x 2+d2 ¯ -d2+=2800 8x 1+15x 2+d3 ¯ -d3+=23000 x 1 +d 4 ¯ -d4+=1500 x 2 +d5 ¯ -d5+=1000 P3 第一,二两工厂的设备应全力运转 d 1++d11 ¯ -d11+=30 避免有空闲时间,两厂的单位运转成本当 , P4录音机销售量应完成 第一个工厂的超时作业时间全月份不宜 x 1,x2≥0,d i ¯,di+≥0 (i=1,2,3,4,5,11) P1 23,000 P2 厂内的储存成本不宜超过 1,500 台;元; P5 30 收音机销售量应完成 1,000 台; 作它们间的权系数。 超出 小时;

第一章线性规划-模型和图解法

第一章线性规划-模型和图解法

a22 am2
a1n
a2n amn
(P1,
P2 ,
, Pn )
用向量表示时,上述模型可写为:
max(min)Z CX
s.t
n j 1
Pj x j
(, )b
X 0
线性规划问题可记为矩阵和向量的形式:
max(min)Z CX
s.t
AX
X
(, )b 0
max(min)Z CX
x21 x23
x14
x23
x32
x41
xij 0(i 1, ,4;
15
x22 x31 12
x23 x32
j 1, ,4)
10 20
二。线性规划问题的数学模型 下面从数学的角度来归纳上述三个例子的共同点。 ①每一个问题都有一组变量---称为决策变量,一般记为
x1, x2 , , xn. 对决策变量每一组值:(x1(0) , x2(0) , xn(0) )T 代表了
表1-3
月份
12
所需仓库面积 15 10
单位:100m2
34 20 12
合同租借期限 合同期内的租费
表1-4
单位;元/100m2
1个月 2个月 3个月 4个月
2800 4500 6000 7300
表1-2
月份
12
所需仓库面积 15 10
单位:100m2
34 20 12
合同租借期限 合同期内的租费
max(min) Z c1x1 c2 x2 cn xn
a11x1 a12 x2 a1n xn (, )b1
s.t
a21x1
a22 x2
a2n xn
(, )b2
am1x1 am2 x2 amnxn (, )bm

第二章 图解法与单纯形法

第二章 图解法与单纯形法

表1-4 XB
基变量 x1 x2
进基列 x3
bi /ai2,ai2>0 x4 b
将3化为1
(1)
θi 40 10
出 基 行
x3
x4
2
1 3
1
3 4
1
0 0
0
1 0
40
30
σj
x3
乘 以 1/3 后 得 到
5/3
0 1 0 0 1
1 0 0 3/5 -1/5
-1/3 1/3 -4/3 -1/5 2/5
x2
40
例题
2 x1 x2 40 x1 1.5x2 30
(15,10)
max Z 3x1 4x2 2 x1 x2 40
30
x1 1.5 x2 30 x1 0, x2 0
20
最优解X=(15,10) 最优值Z=85
10
O
10
20
30
40
x1
2.1 线性规划问题的图解法
θ M 20
0 λj
0 2 λj 1 2 λj
x5
x4 x2 x1 x2
1/3 1
3 1/3 1/3 1 0 0
1 2
0 1 0 0
5 1
17 5 -9 17/3
0 0
1 0 0 1/3
1 0
3 1 -2 1
20
75 20 25
25 60
1 0
28/9 -1/9 2/3 -98/9 -1/9 -7/3
1.通过图解法了解线性规划有几种解的形式 2.作图的关键有三点 (1)可行解区域要画正确 (2)目标函数增加的方向不能画错 (3)目标函数的直线怎样平行移动

用单纯形法求解目标规划

用单纯形法求解目标规划
P1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 σkj P2 -10 -1 -2 0 0 0 2 0 0 0
P3 -56 -8 -10 0 0 0 0 0 1 0
Cj
0
0
0 P1 P2 P2 P3 0 0
CB XB b x1
x2
d
1
d
1
d
2
d
2
d
3
d
3
x3
0
d
1
5 3/2 0
1 -1 1/2 -1/2 0
0 0 0 -2/5 2/5 1
0 1 0 -3/10 3/10 0
00 01 0 0
00 00 0 0
00 00 0 0
P2 P3 0
d
2
d
3
d
3
000
000
-1 0 0
0 1 -1
0 0 0单
1 0 0纯 0 0 1形 0 -1 1 表 0 1/10 -1/101
-1 -3/5 3/5
0 1/20 -1/20
cj
CB XB b
0 x3 60
0 x1 0
0
d
2
36
P3
d
3
48
P1 j c j z j P2
P3
0 x3 12
0 x1 24/5
0
d
2
36/5
0 x2
j cj zj
12/5
P1 P2 P
单纯形表1
00 x1 x2
0 P1 x3 d1
00
d1
d
2Байду номын сангаас
0 20 1 -5 5 0
1 -2 0 1 -1 0

第四章 目标规划1-2

第四章 目标规划1-2

例4.1 某工厂生产两种产品,受到原材料供应和设备工时的限 制.在单件利润等有关数据已知的条件下,要求制订一个获利最 大的生产计划,具体数据见表4-1.
设产品Ⅰ、Ⅱ的产量分别为 x1, x2
,建立线性规划模型
m z = 6x1 +8x2 ax
5x1 +10x2 ≤ 60
4x1 + 4x2 ≤ 40
x1, x2 ≥ 0
解之得最优生产计划为
x1 = 8
x 件, 2 = 2 件,
利润为 zmax = 64 元. 工厂作决策时可能还需根据市场和工厂实际情况, 考虑其它问题,如: (1)由于产品Ⅱ销售疲软,故希望产品Ⅱ的产量不 1 超过产品Ⅰ的一半; (2)原材料严重短缺,原料数量只有60; (3)最好能节约4小时设备工时; (4)计划利润不少于48元.
解:设A、B、C三种产品的产量分别为 , 单位工时的利润分别为1000/5=200、1440/8=180、 2520/12=210,故单位工时的利润比例为20:18:21, 于是得目标规划模型为:
综上分析,可得目标规划的一般模型 (4.2 ) s.t. (4.3) (4.4) (4.5) (4.6) 其中,式(4.2)是目标函数有L个目标,根据L个目标的优先程度,把它们分成K个 优先等级,即 , 是权系数, 是正负偏差变量;式 (4.3)是目标约束, 是L个目标的期望值,一般都应同时引入下、 负偏差变量 ,但有时也可根据已知条件只引入单个 或 ;式(4.4) 是目标规划的绝对约束,通常是人力、物力、财力等资源的约束;式(4.5)、 (4.6)是目标规划的非负约束.
二、目标规划的基本概念
1、目标值和偏差变量 目标值:决策者对每一个目标都有一个期望值----或称为理想值. 正偏差变量:表示决策值(实现值)超过目标值 的数量,记为 d + ; 负偏差变量:表示决策值(实现值)未达到目标 值的数量,记为 d − .

目标规划的单纯形法

目标规划的单纯形法

Ch4 Goal Programming
2020年5月14日星期四 Page 2 of 6
【解】用单纯形法求解目标规划问题的具体步骤如下:
第1步:列出初始单纯形表。由于目标规划中的目标函数一定是求极小, 为方便起见不转换成求极大。又由于各目标约束中的负偏差变量其系数均为 单位向量,全部负偏差变量的系数列向量构成一个基。因此本例中以d1-、d2 -、d3-作为基变量,列出初始单纯形表见表4-1。
1
§4.3 单纯形法 Simplex Method
Ch4 Goal Programming
2020年5月14日星期四 Page 5 of 6
这里需要说明两点: 1.对目标函数的优化是先按优先顺序逐步进行的。当P1行的
所有检验数均为非负时,说明第一级已得到优化,可转入下一 级,再考察P2行的检验数是否存在负值,依此类推。
因为目标函数中各偏差变量分别乘以不同的优先因子,因此表中检验
数(cj-zj)按优先因子P1、P2分成两行,分别计算。
第2步:确定换入变量。在表4-1中按优先级顺序依次检查P1,P2,P 3,…,Pk行的(cj-zj)值是否有负的。因表中P1行存在负检验数,说明目 标函数中第一优先级可进一步优化,选取P 行中最小检验数,其对应变量
第五章 整数规划 Exit
b
0
x1 1 ½
1/2 -1/2
20
0
d1+
[1/2] -1 1 1/2 -1/2
10
P2
d3-
1/2
-3/2 3/2 1 -1 40
Cj-Zj
P1
1
1
P2
-½
-3/2
1
0
x1 1
1 -1

目标规划的图解法共33页

目标规划的图解法共33页

σmn+2m
(二)、单纯形法的计算步骤
1、建立初始单纯形表。
一般假定初始解在原点,即以约束条件中的所有负偏 差变量或松弛变量为初始基变量,按目标优先等级从 左至右分别计算出各列的检验数,填入表的下半部 。
2、检验是否为满意解。判别准则如下: ⑴.首先检查αk (k=1.2…K)是否全部为零?如果全部为 零,则表示目标均已全部达到,获得满意解,停止计 算转到第6步;否则转入⑵。
1×60=60
1×58.3=58.3 < 100 由上可知:若A、B的计划产量为60件和58.3件时,
所需甲资源数量将超过现有库存。在现有条件下,此
解为非可行解。为此,企业必须采取措施降低A、B产
品对甲资源的消耗量,由原来的100%降至78.5%
(140÷178.3=0.785),才能使生产方案(60,
2、考虑产品受市场影响,为避免积压,A、B的生产
量不超过 60 件和 100 件;
3、由于甲资源供应比较紧张,不要超过现有量140。
试建立目标规划模型,并用图解法求解。
解:以产品 A、B 的单件利润比 2.5 :1 为权系数,
模型如下:
min
Z
P1
d
1
P2
(
2
.5
d
3
d
4
)
P3
d
2
30 2
d
2
d
2
)
P3
d
3
d
1

x1 x1
x2
d
1
d
1
0
2 x2
d
2
d
2
10
d
1
8
x

运筹学第五章 目标规划

运筹学第五章 目标规划

第五章 目标规划§5.1重点、难点提要一、目标规划的基本概念与模型特征 (1)目标规划的基本概念。

当人们在实践中遇到一些矛盾的目标,由于资源稀缺和其它原因,这些目标可能无法同时达到,可以把任何起作用的约束都称为“目标”。

无论它们是否达到,总的目的是要给出一个最优的结果,使之尽可能接近制定的目标。

目标规划是处理多目标的一种重要方法,人们把目标按重要性分成不同的优先等级,并对同一个优先等级中的不同目标赋权,使其在许多领域都有广泛应用。

在目标规划中至少有两个不同的目标;有两类变量:决策变量和偏差变量;两类约束:资源约束(也称硬约束)和目标约束(也称软约束)。

(2)模型特征。

目标规划的一般模型:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=≥=≥==-+=≤⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+-=+-===++--∑∑∑∑.,,2,1;0,;,,2,10,,2,1,,2,1..)(min 1111K k d d n j x K k g d d x c m i b x a t s d d P Z k k j n j k k k j kj i nj j ij Lr K k k rk k rk r ωω 其中r P 为目标优先因子,+-rk rk ωω,为目标权系数,+-k k d d ,为偏差变量。

1)正、负偏差变量,i i d d +-。

正偏差变量i d +表示决策值超过目标值的部分;负偏差变量i d -表示决策值未达到目标值的部分。

因为决策值不可能既超过目标值同时又未达到目标值,所以有0i i d d +-⨯=。

2)硬约束和软约束。

硬约束是指必须严格满足的等式约束和不等式约束;软约束是目标规划特有的。

我们可以把约束右端项看成是要努力追求的目标值,但允许发生正、负偏差,通过在约束中加入正、负偏差变量来表示努力的结果与目标的差距,于是称它们为目标约束。

3)优先因子与权系数。

一个规划问题通常有若干个目标,但决策者在要求达到这些目标时,是有主次或缓急之分的。

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E(50,100),13000。
(4) Zmin =0
4
例2 minZ=P1d1++P2(d2-+d2+)+P3(d3-)
2X1+X2 11
X1 -X2+d1- -d1+=0 X1 +2X2 +d2- -d2+=10 8X1 +10X2 +d3- -d3+=56
X1 , X2 , di- , di+ 0
B
O
50
100
X1
2
X2 125 C 100
4X1+2X2 = 400
E
d+
2X1+4X2 = 500
50
目标约束满意 域BEC
B
O
50
100
X1
100X1+80X2 = 10000
3
(1) 绝对约束可行域OBEC (2) 目标约束满意域BEC (3) 多个可行满意解:
(60,50),10000; (70,50),11000;
d4+
E
F
B 30 A d1+
d2- X1+X2 =50 X1+X2 =40
X2 =30
X1
11
(1)、满足目标①、②的满意域为ABCD
(2)、先考虑③的满意域为ABEF 再考虑④,无公共满意域。
(3)、E G
X1+X2=50 X1=24 X1+X2=50 X2=30
E(24,26) G(20,30)
(1) 因为目标规划问题的目标函数都是求最小化, 所以检验数的最优准则与线性规划是相反的;
14
(2) 因为非基变量的检验数中含有不同等级
的优先因子, Pi >> Pi+1,i = 1,2,,L-1. 于是从 每个检验数的整体来看: Pi+1(i = 1,2,,L-1)
优先级第k个检验数的正、负首先决定于 P1 ,
12
(4)、d4- =30 - X2 + d4+=30-26=4>0
因为 X2+d4- - d4+=30 所以 d4- =30 – X2 + d4+ ZE= P3d4- =P3 (30-x2+d4+)=P3( 30-26)=4P3 而因为 x1+d3- - d3+ =24 ZG= P3*2d3- =P3*2(24-20)=8P3 所以,取E点
P2 ,… ,Pi 优先级第k个检验数的正、负。若P1
级第k个检验数为0,则此检验数的正、负取决于 P2级第k个检验数;若P2 级第k个检验数仍为0, 则此检验数的正、负取决于P3级第k个检验数, 依次类推。换一句话说,当某Pi 级第k个检验数
为负数时,计算中不必再考察Pj( j > i )级第k
个检验数的正、负情况;
X2
4
10/3
④ Zmin =0
9
例3
minZ=P1d1-+P2d2++P3(2d3-+d4-)
X1+X2 +d1- -d1+=40

X1 +X2+d2- -d2+=50

X1 +d3- -d3+=24

X2+d4- -d4+=30

10
解: X2
50 C 40 D 30
O
X1 =24 d3+
G
5
X2 11 B 10
可行域⊿OAB
5A 7 O
2X1+X2 =11
X1
6
X2 11 B 10
F
5
DC
EG
5A 7 O
2X1+X2 =11
d1-
X1 -X2=0
可行域⊿OAB
目标1: ⊿OBC
目标2:ED线段
目标3:GD线段
d2+
10 d3+
X1 X1+2X2 = 10
8X1+10X2=56 7
第二节 目标规划问题的图解法
例1 minZ= d-
100X1+80X2 -d++d- =10000
4X1+2X2 400 2X1+4X2 500 X1 , X2 , d- , d+ 0
d+.d- =0
1
X2 125 C 100
50
4X1+2X2 = 400
E 2X1+4X2 = 500
绝对约束可 行域OBEC
解:
① 可行域⊿OAB ② 目标1: ⊿OBC
目标2:ED线段 目标3:GD线段 ③ 用 8X1+10X2=56
X1+ 2X2=10
求G=(2,4)利润=56
8
X1 -X2=0 X1+2X2=10
D=(10/3,10/3)利润=60
解为X= X1 =
2 α+
10/3
(1-α) (0 α 1)
13
§6.3 目标规划问题的单纯形法
一、目标规划问题单纯形法的特点
目标规划的数学模型,特别是约束的结构与线性 规划模型没有本质的区别,只是它的目标不止是一 个,虽然其利用优先因子和权系数把目标写成一个 函数的形式,但在计算中无法按单目标处理,所以 可用单纯形法进行适当改进后求解。在组织、构造 算法时,我们要考虑目标规划的数学模型一些特点, 作以下规定:
20

Min { P1d1-, P2d2+, P3d3-} 5x1+10x2 ≤+6x03=60
x1- 2x2 +d1- -d1+=0 4x1+4x2 +d2- -d2+ =36 6x1+8x2 +d3- -d3+=48 x1 , x2 , di- ,di+ ≥0
21
0
CB XB b x1
0 x3 60 5
如果各优先级的检验数均为非负; 某一优先级有负检验数,但是该负检验数对应的
上一级优先级的检验数为正检验数。
19
三、应用实例 Min { P1(d1-+d2+), P2d3-}
x1 +d1- -d1+=10 2x1+ x2 +d2- -d2+ =40 3x1+2x2 +d3- -d3+=100 x1 , x2 , di- ,di+ ≥0
p1 d1- 0 1
0 d2- 36 4
p3 d3- 48 6
σ
p1 -1
p2 0
p3 -6
00 x2 x3 10 1 -2 0 40 80 20 00 -8 0
17
(2)确定换入变量:按优先级顺序,检查检验 数是否存在负值,选取优先级最高的最小负值 对应的变量入基;
(3)按单纯形法中的最小比值规则确定换出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 量,当存在两个和两个以上相同的最小比值时, 选取具有较高优先级别的变量为换出变量;
18
(4)按单纯形法进行基变换运算,建立新的 单纯形表;
(5)迭代计算停止判别准则:
15
(3)根据(LGP)模型特征,当不含绝对约束
时,di- (i=1,2,… ,K)构成了一组基本可行解。
在寻找单纯形法初始可行点时,这个特点是很 有用。
16
二、目标规划问题单纯形法的计算步骤 (1)建立初始单纯形表.在表中将检验数行
按优先因子个数分别列成K行。初始的检验数 需根据初始可行解计算出来,方法同基本单纯 形法。当不含绝对约束时,di- (i=1,2,… ,K) 构成了一组基本可行解,即可得到初始单纯形 表。
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