线性规划法(线性规划法怎么算)

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本篇文章给大家谈谈线性规划法,以及线性规划法怎么算对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

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什么是线性规划法

线性规划法是解决多变量最优决策的方法,是在各种相互关联的多变量约束条件下,解决或规划一个对象的线性目标函数最优的问题,即给与一定数量的人力、物力和资源,如何应用而能得到最大经济效益.其中目标函数是决策者要求达到目标的数学表达式,用一个极大或极小值表示.约束条件是指实现目标的能力资源和内部条件的限制因素,用一组等式或不等式来表示.

线性规划是决策系统的静态最优化数学规划方法之一.它作为经营管理决策中的数学手段,在现代决策中的应用是非常广泛的,它可以用来解决科学研究、工程设计、生产安排、军事指挥、经济规划;经营管理等各方面提出的大量问题.

线性规划法一般采取三个步骤:

第一步,建立目标函数.

第二步,加上约束条件.在建立目标函数的基础上,附加下列约束条件

第三步,求解各种待定参数的具体数值.在目标最大的前提下,根据各种待定参数的约束条件的具体限制便可找出一组最佳的组合.

线性规划法的特点是什么?

此法的特点是:(1)目标只有1个:最大利润、最多产量或最高效率等,即求取最大值;最低成本或最少耗费等,即求取最小值。(2)至少存在两个变量:产品品种或各种生产设备能力等。(3)约束条件多项:决策期内可用的总工时、总机器台时和可销售的各产品总量等。

线性规划的解法

求解线性规划问题的基本方法是单纯形法,已有单纯形法的标准软件,可在电子计算机上求解约束条件和决策变量数达 10000个以上的线性规划问题。为了提高解题速度,又有改进单纯形法、对偶单纯形法、原始对偶方法、分解算法和各种多项式时间算法。对于只有两个变量的简单的线性规划问题,也可采用图解法求解。这种方法仅适用于只有两个变量的线性规划问题。它的特点是直观而易于理解,但实用价值不大。通过图解法求解可以理解线性规划的一些基本概念。

对于一般线性规划问题:Min z=CX

S.T.

AX =b

X=0

其中A为一个m*n矩阵。

若A行满秩

则可以找到基矩阵B,并寻找初始基解。

用N表示对应于B的非基矩阵。则规划问题1可化为:

规划问题2:

Min z=CB XB+CNXN

S.T.B XB+N XN = b (1)

XB = 0, XN = 0 (2)

(1)两边同乘于B-1,得

XB + B-1 N XN = B-1 b

同时,由上式得XB = B-1 b - B-1 N XN,也代入目标函数,问题可以继续化为:

规划问题3:

Min z=CB B-1 b + ( CN - CB B-1 N ) XN

S.T.

XB+B-1N XN = B-1 b (1)

XB = 0, XN = 0 (2)

令N:=B-1N,b:= B-1 b,ζ= CB B-1b,σ= CN - CB B-1 N,则上述问题化为规划问题形式4:

Min z= ζ + σ XN

S.T.

XB+ N XN = b (1)

XB = 0, XN = 0 (2)

在上述变换中,若能找到规划问题形式4,使得b=0,称该形式为初始基解形式。

上述的变换相当于对整个扩展矩阵(包含C及A) 乘以增广矩阵 。所以重在选择B,从而找出对应的CB。

若存在初始基解

若σ= 0

则z =ζ。同时,令XN = 0,XB = b,这是一个可行解,且此时z=ζ,即达到最优值。所以,此时可以得到最优解。

若σ = 0不成立

可以采用单纯形表变换。

σ中存在分量0。这些负分量对应的决策变量编号中,最小的为j。N中与j对应的列向量为Pj。

若Pj =0不成立

则Pj至少存在一个分量ai,j为正。在规划问题4的约束条件(1)的两边乘以矩阵T。

T=

则变换后,决策变量xj成为基变量,替换掉原来的那个基变量。为使得T b = 0,且T Pj=ei(其中,ei表示第i个单位向量),需要:

l ai,j0。

l βq+βi*(-aq,j/ai,j)=0,其中q!=i。即βq=βi/ ai,j * aq,j。

n 若aq,j=0,上式一定成立。

n 若aq,j0,则需要βq / aq,j =βi/ ai,j。因此,要选择i使得βi/ ai,j最小。

如果这种方法确定了多个下标,选择下标最小的一个。

转换后得到规划问题4的形式,继续对σ进行判断。由于基解是有限个,因此,一定可以在有限步跳出该循环。

若对于每一个i,ai,j=0

最优值无解。

若不能寻找到初始基解

无解。

若A不是行满秩

化简直到A行满秩,转到若A行满秩。

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