運籌學:線性規划單純形法解題精要


如何求線性規划的標准型?

將目標函數 max 化,約束條件加松弛變量變等式,改系數使得右邊數非負,無約束自由元用兩個松弛變量替換。

單純形表的矩陣表示?

基變量 \(X_B\) 非基變量 \(X_N\) 右側 RHS
系數矩陣 \(I\) \(B^{-1}N\) \(B^{-1}b\)
檢驗數 \(0\) \(C_N-C_BB^{-1}N\) \(-C_BB^{-1}b\)

\(B\) 是新基變量在原表中的對應列,\(B^{-1}\) 是原基變量在新表中的對應列,任意列向量 \(p \to p'\) 滿足 \(p=Bp'\)

求線性規划的對偶問題?

以下討論原問題 Max 到對偶問題 Min 的轉化。約束條件 \(\le\) 對應 \(y_i \ge 0\)\(=\) 對應無限制。\(x_i \ge 0\) 對應約束條件 \(\ge\)。約束條件右端項對應目標函數系數。

對偶問題解的關系?

原問題的最優解和對偶問題的最優解一定滿足 \(\max z=\min w\)

單純形表中,檢驗數行對應對偶問題變量取值或相反數(若原問題為 Max)。

對偶問題的性質?

  • 對偶的對偶就是原問題
  • \(CX\le Yb\),其中 \(X,Y\) 是原問題、對偶問題的任意可行解
  • 具有無界解的問題的對偶是無解的問題
  • 當可行解 \(X,Y\) 滿足 \(CX=Yb\) 時它們是最優解
  • 原問題有最優解則對偶問題有目標函數值相同的最優解
  • 互補松弛性:可行解 \(X,Y\) 是最優解當且僅當 \(YX_S=0\)\(Y_SX=0\)
  • 原問題單純形表的檢驗數行對應對偶問題的一個基本解

由 P 最優解求 D 最優解?(只有解沒有表)

將 D 最優解帶入 D 的 \(\le\) 約束條件中,緊對應 \(x=0\),松對應 \(x\ge 0\)。根據 D 最優解判斷原問題最優解,\(y>0\) 對應 =。聯立解方程組得到 \(x^*\)

對偶單純形法?

回憶單純形法中,我們想要讓所有 \(\sigma\) 非正,取 \(\sigma\) 最大值,並取對應 \(\theta\) 的最小。

對偶單純形法中,我們想要讓所有 \(b\) 非負,因此取 \(b\) 最小值,並取對應 \(\theta\)(要求約束系數行對應元素是負的,否則忽略之)最小。

靈敏度分析?

修改單純形表,重新計算檢驗數。若檢驗數不滿足條件用單純形法迭代。若右端項不滿足條件用對偶單純形法繼續迭代。

影子價格的意義?

每增加一單位資源,收益增加多少。影子價格 \(>0\) 等價於資源無剩余。


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