运筹学:线性规划单纯形法解题精要


如何求线性规划的标准型?

将目标函数 max 化,约束条件加松弛变量变等式,改系数使得右边数非负,无约束自由元用两个松弛变量替换。

单纯形表的矩阵表示?

基变量 \(X_B\) 非基变量 \(X_N\) 右侧 RHS
系数矩阵 \(I\) \(B^{-1}N\) \(B^{-1}b\)
检验数 \(0\) \(C_N-C_BB^{-1}N\) \(-C_BB^{-1}b\)

\(B\) 是新基变量在原表中的对应列,\(B^{-1}\) 是原基变量在新表中的对应列,任意列向量 \(p \to p'\) 满足 \(p=Bp'\)

求线性规划的对偶问题?

以下讨论原问题 Max 到对偶问题 Min 的转化。约束条件 \(\le\) 对应 \(y_i \ge 0\)\(=\) 对应无限制。\(x_i \ge 0\) 对应约束条件 \(\ge\)。约束条件右端项对应目标函数系数。

对偶问题解的关系?

原问题的最优解和对偶问题的最优解一定满足 \(\max z=\min w\)

单纯形表中,检验数行对应对偶问题变量取值或相反数(若原问题为 Max)。

对偶问题的性质?

  • 对偶的对偶就是原问题
  • \(CX\le Yb\),其中 \(X,Y\) 是原问题、对偶问题的任意可行解
  • 具有无界解的问题的对偶是无解的问题
  • 当可行解 \(X,Y\) 满足 \(CX=Yb\) 时它们是最优解
  • 原问题有最优解则对偶问题有目标函数值相同的最优解
  • 互补松弛性:可行解 \(X,Y\) 是最优解当且仅当 \(YX_S=0\)\(Y_SX=0\)
  • 原问题单纯形表的检验数行对应对偶问题的一个基本解

由 P 最优解求 D 最优解?(只有解没有表)

将 D 最优解带入 D 的 \(\le\) 约束条件中,紧对应 \(x=0\),松对应 \(x\ge 0\)。根据 D 最优解判断原问题最优解,\(y>0\) 对应 =。联立解方程组得到 \(x^*\)

对偶单纯形法?

回忆单纯形法中,我们想要让所有 \(\sigma\) 非正,取 \(\sigma\) 最大值,并取对应 \(\theta\) 的最小。

对偶单纯形法中,我们想要让所有 \(b\) 非负,因此取 \(b\) 最小值,并取对应 \(\theta\)(要求约束系数行对应元素是负的,否则忽略之)最小。

灵敏度分析?

修改单纯形表,重新计算检验数。若检验数不满足条件用单纯形法迭代。若右端项不满足条件用对偶单纯形法继续迭代。

影子价格的意义?

每增加一单位资源,收益增加多少。影子价格 \(>0\) 等价于资源无剩余。


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