一个简单的线性规划问题

睿睿分享 2024-10-15 14:16:39

这里借助网络一个PPT,讲述一个简单的线性规划问题。

可以归纳出线性规划问题的一般形式是:

求一组决策变量 xj (j=1 ,2 , … , n)使得

其中cj , aij , bi (i=1 , 2 , … , n)均为已知实常数.式(2.1)称为目标函数,式(2.2)和(2.3)称为约束条件,特别称式(2.3)为非负约束条件.

问题可以转化为:

这里松弛变量的作用就是把小于等于号转变为等号。因为一共有三个小于等于号,所以引入三个松弛变量。

•为使目标函数值增加得快一些,可选择正系数中最大的那个非基变量为进基(称为“σ 规则”).

•由于max{2,3} = 3是非基变量 x2 的系数,因此确定 x2 为进基.但基变量的个数是一定的(等于系数矩阵A的秩m),于是还要确定从原基变量 x3 , x4 , x5 中哪一个换出来作为非基变量(称为“岀基”).为此我们进行如下分析.

•从式(2.38)可知,首先,目标函数中不含基变量 x3 , x4 , x5;其次,非基变量 x1 , x2 的系数都是正数,如果将其中一个变量,例如 x1(或 x2 )由非基变量换为基变量(称为“进基”),则 x1(或 x2)的取值可以由零变成正值,就会使目标函数的值增大.从而可以断定初始基可行解 x(0) 并不是最优解.

•从经济意义上讲,安排生产产品A(或B),都可以使工厂的利润指标增加.所以,只要不含基变量的目标函数的表达式(2.38)中有非基变量的系数为正,就表示目标函数值还有改进可能.

•从经济意义上讲,由于每生产一件产品B,需要耗掉钢、铁、橡胶三种原料数分别为2吨,0吨,4吨,当确定生产产品B的产量为3/2件时,则需要消耗钢、铁、橡胶三种原料数分别为3吨,0吨,6吨,这说明原料橡胶已全部用完.因此,由这些原料中的薄弱环节橡胶的供应量确定了产品B的产量不超过3/2件.这充分体现了岀基的选择兼顾各种限制条件的思想,又称为最小比值法则.

这里的基可以换进换出,是因为n维空间中任意n个线性无关的向量都可以作为基变量。

比如,二维平面任意两个不平行的向量都可以作为基向量。‌ 在二维平面中,任意两个不平行(即线性无关)的向量都可以作为基底,用于表示平面内的任何向量‌。

基底的定义是两个不共线的向量。在二维平面中,如果两个向量不平行,那么它们就可以作为基底,用于生成该平面内的所有向量。基底的选择不是唯一的,但必须是线性无关的‌。

上图中一共有四个互不平行的向量,可以任意选择两个作为这个二维平面的基向量。

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