单纯性方法的背景和经济解释(1-4)

背景

单纯形方法(simplex method)是求解线性规划问题的通用有效算法,于1947年由G.B.Dantaig首先提出,该算法被称为20世纪最成功的算法之一.其基本思想是根据线性规划问题的标准形式,从可行域中的某个初始基可行解出发,按目标函数值增大(或减小)的方式转换到另一个基可行解,直到目标函数值达到最优为止.。

单纯性方法的经济解释

例题

求生产计划问题

解:化为标注形式为

目标函数中松弛变量的价值系数为0,其经济意义是没有被利用的资源,约束条件的系数矩阵为:

(资源不被利用,不能产生利润所以价值系数为0)

取基矩阵(基矩阵不唯一)

对应基矩阵的基变量为:

目标函数用非基变量表示为:

( 用非基变量表示,目的是确定非基变量的系数是否还有正的,看目标函数值是不是还能够增加)

当工厂未做生产时x_{1} = x_{2} = x_{3} = 0,工时和原材料都没被利用,去x_{4} = 4,x_{5} = 9.工厂不产生利润,z = 0 ,得一个基解

由于目标函数中非基变量的系数都为正,若将非基变量变为基变量,也就是说安排产品生产,就可以增加工厂的利润,首先应选获利最大的产品投产,取目标函数中系数(贡献系数)最大的非基变量转化为基变量,例如取x_{2},取x_{1} = x_{3} = 0需满足

计算x_{2}生产多少利润最大

这表明生产2个单位产品B,正好将4个单位的工时用完,即x_{4} = 0,此时消耗原材料4\times 2 = 8 ,原材料还有1个单位仍未被利用,得新基可行解:

从经济意义上看,4个单位的工时生产2个单位的产品B,即x_{2}变为非基变量,原线性规划问题转化为

令非基变量x_{1} = x_{3} =x_{4} = 0,得z = 6

由于目标函数仍有非基变量的系数为正,将x_{1}从非基变量转换为基变量的线性规划问题

x_{1}的取值应满足x_{2}x_{5}都大于等于0

目标函数中非基变量系数都为负值,这些变量的增加将会导致目标值得减少,故目前生产方案x_{1} = 4 ,x_{2} = 0,x_{3} = 0,x_{4} = 0,x_{5} = 5使目标函数达到最大值z = 8

最优解为:

(生产4个单位的A 产品,时间用完,原材料剩余5个单位。)

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