運籌學筆記11單純形法的進一步討論


 

 根據基可以寫出對應的典式,根據典式可以寫出對應的單純形表。反之,根據單純形表,也可以寫出典式。典式當中的非基變量移到等號的右側,則可以得到典式的等價形式;

如下圖所示。當所有非基變量的檢驗數都是負數時,那我們來看下目標函數等價形式的中的rjxj項,如下圖所示。

 

 

上圖中,圈主部分中的xj只要不取零(xj>=0),那么結果都會大於等於z0, 只有當所有非基變量的取值為零時,才等於z0;只有所有非基變量取值為零,

此時的可行解才是該問題的最優解,而所有非基變量取值為零只有一種取法,所以該問題有唯一的最優解。當某個非基變量的檢驗數等於零,假設xk的檢驗數等於零,

我們就將xk作為如基變量,然后按照最小比值原則來選取出基變量,從而可以選定樞軸元,並進一步的轉軸。

 

 

由此,可發現轉軸前的目標函數值,以及轉軸后的目標函數值是一樣的;而且轉軸前的檢驗數<=0,那么轉軸后的檢驗數也<=0;這就說明前后的兩個表格對應的基可行解都是該問題的最優解;那么與這兩個最優解作為端點做端組合,也即是說以這兩個端點作為端點做直線段,直線段上的所有點都是標准形的最優解,這就說明了該問題有無窮多最優解。

 

 

 

 

由上圖可知,因為上述表格中的所有非基變量對應的檢驗數都是<=0的,所以,上述表格中看到的基可行解就是標准形的一個最優解,表格對應的基可行解中的一個為x1;

x1所對應的目標函數值是-8;但是由於非基變量x4對應的檢驗數是0,而不是小於零的數;所以,根據前面的介紹可知,該問題的最優解絕不止只有x1這一個向量,

一定還有其他的。

找到另外的最優解的方法就是轉軸,現在只有x4是非基變量了,然后用最小比值原則來確定出基變量,然后x3就出來變成非基向量了,轉軸后,得到下圖2處單純形表。

 

在新的單純形表中,檢驗數依然是小於等於零的,觀察到的基可行基是x2=(4,2,0,1,0)的轉置,其依然是標准形的最優解。兩個表格右下角的目標函數值全都是一樣的。

因為,x1,x2都是標准形的最優解,現在用這兩個點為端點做直線段/同組合。

由此得到的向量都是標准型的最優解,最優值是-8.

要想得到原問題的最優解,只需要,在這個解向量當中,把原問題中沒有出現的變量x3,x4,x5的取值抹掉即可,如下圖抹掉。

 

保留下來的向量就是原問題的最優解。 注意原問題的目標函數值和標准型的目標函數值符號是不一樣的,一個求最大,一個求最小,他們的值是相反的。

 

可看到,此問題確實有無窮多最優解。

其實這個問題有兩個決策變量,所以完全可以用圖解法來進行求解。

如下圖所示, x1=(2,3),x2=(4,2),就是剛才求解過程最后兩個單純形表所對應的原問題的兩個最優解,以二者為端點的直線段就是線圖中的紅色線段。

紅線段上的每個點都是該問題的最優解,他們對應的函數值都是8,由此可看出該問題確實是無窮多解。

 2.使用單純性法,可否在有限步內,判明一個問題是否有最優解。

 

非退化的基可行解:首先某個向量是一個標准型的一個基可行解,如果此基可行解的所有基變量的取值都是正值,則這個基可行解稱為非退化的基可行解;

否則就是一個退化的基可行解。

假設某個標准形式的線性規划問題,有4個變量,其中有兩個等式約束,這就告訴我們基變量和非基變量都有兩個。假設圖中的α是這個問題的一個基可行解,從上圖中可以觀察到x3,x4一定是非基變量,x1,x2的值都是正值,所以這個α就是非退化的基可行解。對應的圖中的β則是退化的基可行解。

非退化的線性規划問題:如果一個線性規划問題的所有的基可行解都是非退化的,那么這個線性規划問題就稱為非退化的線性規划問題;如果一個線性規划問題的某一個或多個基可行解是退化的,那么就稱為退化的線性規划問題。

 

 

 

 

 

 上圖,e.g.:x1,x2都為非基變量,檢驗數分別為3和5,那就把x1作為入基變量;而選取出基變量依然用最小比值原則來選定。如果發現最小比值不止一行時,則選擇位置靠上的

變量作為出基變量。由此確定樞軸元,並進行轉軸;轉軸的方法和前面的方法時一致的;這樣的話就可以避免死循環;進而也就有了下面的結論Th3。

 

 

 

 

 

 

 


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