数学建模系列-优化模型(一)线性规划

目录

1 模型的含义

2 模型假设

3 模型建立

4 模型例题与求解

 5 matlab代码


        线性规划模型是常见的数学模型之一,在经济和规划管理发挥着重要作用。

1 模型的含义

        线性规划(LP问题),是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法。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。

        线性规划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。

2 模型假设

2.1 比例假设

        在线性规划中,目标函数的系数是固定的常数,但是在现实生活中不见得如此,比如考虑目标函数是计算采购蔬菜计划的总花费。那么可能会面对“2元钱1个,3元钱2个”的这种促销,这时线性规划的目标函数就无法表示。

2.2 非负假设

        线性规划的决策变量要求是非负数,但是不要求是非负整数,所以可以取小数。这同样有局限性,依然以采购蔬菜的问题为例,如果需要买土豆,但是土豆只能按整袋来卖的话,那么表示买土豆数量的决策变量就只能取整数了。

2.3 确定性假设

        线性规划中像是目标函数的系数,线性约束中的常数与决策变量的系数,都是已知且保持不变的常数。但是有些参数在实际中是会变化的,通常参数变化的范围是已知的,这就涉及到鲁棒优化(robust optimization)、随机优化(stochastic optimization)等领域的内容了。

3 模型建立

        线性规划三要素为决策变量,目标函数,约束条件;因此建立数学模型一般分三个步骤:

1、根据影响所要达到目的的因素找到决策变量列出约束条件及目标函数

2、由决策变量和所在达到目的之间的函数关系确定目标函数画出约束条件的可行域

3、由决策变量所受的限制条件确定决策变量所要满足的约束条件

                                                                                在可行域内求目标函数的最优解及最优值

4 模型例题与求解

        某厂生产三种产品,每种产品生产需经过三道工序:选料、提纯和调配。根据现有的生产条件,可确定各工序有效工时、单位产品耗用工时及利润如表所示。试问应如何安排各种产品的周产量,才能获得最大利润?

         数学模型如下:

 5 matlab代码

c = [-12,-14,-13];

A= [1.1, 1.2, 1.4; 0.5, 0.6, 0.6; 0.7, 0.8, 0.6];

b= [4600; 2100; 2500];

Aeq=[];

beq=[];

lb=[0; 0; 0];

ub=[];

[x,fval]= linprog(c,A,b,Aeq,beq,lb,ub)

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