【最優化】對偶問題(線性規划)


對偶問題概述:

個人認為,對偶問題本質上就是一個進行轉換尋界的方法;

例如,如果一個問題目的是求最小優化值,如果能夠通過一定的方法更改目標函數,轉化為求最大優化值;

那么,最大優化值就是原問題的下界,也就是最小優化的最優解;

 

對偶問題的實際背景:

例如網上經典的問題:

 

 

對於上述問題,假如針對定價進行收購問題的定制:

 

 

可以很清晰的看出,上述對偶問題的最低價必定是第一個問題得上界,也就是原問題的最優值;

 

對偶問題的數學關系:

對偶問題的數學本質就是從兩個不同角度計算一個界限,相當於從左右逼近,如下圖所示:

 

 

詳細的轉換過程如下所示:

 

 

 

 

 

 

 

對偶的相關性質:

對偶問題其實也從側面揭示了原問題最優解的一些情況,有時候可以通過對偶問題來從側面估計原問題的是否存在最優解,最優解為多少;

【定理】:如果x和λ分別是原問題和對偶問題的可行解,如果兩個問題在兩個可行解下價值函數相同,則說明是各個問題的最優解(相當於找到邊界);

【定理】:如果原問題有最優解,則對偶問題也有最優解(注意一個問題,原問題對偶的對偶仍為原問題,所以也可以側面說明對偶問題如果有最優解,原問題也有最優解);

 

對偶的實際用處:

目前根據自己檢索到的有以下幾種:

1.通過對偶減少高約束線性規划的計算難度;

2.可以通過對偶側面證明無解問題;

3.關於靈敏度影響的問題計算;

 


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