《运筹学Ⅰ》教案(2)

2019-03-15 17:29

时 间:第三周第一次 授课方式:课堂教学 教学内容:

改进单纯形法(§2-3)

1. 单纯形表的矩阵描述 基变量 XB 检验数行 非基变量 XN1 BN1 ?1对应于松弛变量的 矩阵XS ?1I 0 B?1Bb?1 CN?CBBN1 ?1?CBB CBBb?1

2. 对于小型的线性规划模型用单纯形法,手工求解还是比较方便的,但我们也发现每次迭代都需计算很多无关的数字,对于大型的线性规划模型,不但手工解比较困难,就是借助计算机也会占用更多的空间和时间。为适应计算机计算的需要,提出一种改进的办法。

LP的计算机求解§2-4

介绍用Excel求解线性规划的方法、步骤和注意事项

案例分析§2-5

时 间:第三周第二次 授课方式:课堂教学 教学内容:

一、对偶问题的提出(§3-1)

1. 从经济意义上提出对偶问题:针对第一章中例1的实际生产问题从另一个角度提出,

并进行具体分析、建模; 2. 从数学模型上提出对偶问题:根据线性规划的矩阵描述和单纯形表的矩阵描述,从

数学上定义一个新的模型,这个模型同原模型不仅有同样的解值,而且有着一一晖映

的对应关系。

二、写对偶问题(§3-2)

1. 为便于叙述和记忆对偶问题,通常规定一个标准形式,一般规定原规划为“≤”约

束,对偶规划为“≥”约束,变量均≥0的对偶问题为标准形式。把它们之间的关系

用表格形式表示出来,可以写成表3-2的形式

xj yi 原关系 x1 x2 ┅ xn minw y1 y2 ┇ a11 a12 ┅ a1n a21 a22 ┅ a2n ┇ ┇ ┇ ≤ ≤ ┇ ≤ b1 b2 ┇ ym 对偶关系 am1 am2 ┅ amn ≥ ≥ ┅ ≥ bm maxz?minw maxz c1 c2 ┅ cn 2. 原问题模型于对偶模型之间的对应关系 原问题(或对偶问题) 目标函数maxz 资源条件(约束右端常数项) 价值系数(目标函数系数) 变 量 约束条件

n个变量 ≥0 ≤0 无约束 m个约束 ≤ ≥ = 对偶问题(或原问题) 目标函数minw 价值系数(目标函数系数) 资源条件(约束右端常数项) 约束条件 变 量 n个约束 ≥ ≤ = m个变量 ≥0 ≤0 无约束 时 间:第四周第一次 授课方式:课堂教学 教学内容:

一、对偶问题的性质:

1. 对称性:对偶问题的对偶是原问题。

2. 弱对偶性:若X是原问题的可行解,Y是对偶问题的可行解,则存在CX?Yb

??Y?b时,?是对偶问题的可行解,当CX?是原问题的可行解,Y3. 等值最优性:设X?,Y?分别是原问题和对偶问题的最优解。 X4. 对偶定理:若原问题有最优解,那么对偶问题也有最优解,且目标函数值相等。

?,Y?分别是原问题和对偶问题的可行解,X,Y分5. 互补松弛定理(松紧定理):若Xss?为最优解时,有?与Y别是原问题和对偶问题的松弛变量,那么,当且仅当X??0和X?Y?0 。 XsYs6. 原问题的检验数对应对偶问题的一个解。

为了使学生掌握这些定理和性质,对上述性质进行必要的证明于说明,使学生能够真正理解其原理。

二、影子价格

影子价格是对偶规划问题的经济解释。

在单纯形法的的每一步迭代中,目标函数取值z=CBB-1b,和检验数CN-CBB-1N中都有乘子Y=CBB-1,

变量yi*的经济意义是在其他条件不便的情况下,单位资源变化所引起的目标函数的最优值的变化。

所以,yi*代表对第I种资源的价格估计,这种估计是针对具体工厂的具体产品而存在的一种特殊价格,称其为影子价格。

时 间:第四周第二次 授课方式:课堂教学 教学内容:

对偶单纯形法(§3-4)

对偶单纯形法并非将原问题写成对偶问题,再用单纯形表求解,而是利用对偶问题的性质求解线性规划模型,它提供了单纯形表的另一种用法。

在单纯形表中,b列对应于原问题的一个基本可行解,而检验数行则对应其对偶问题的一个基本解。在前面我们进行单纯形表的迭代中,始终保持原问题为基本可行解(即b列大于等于零),而对偶问题为基本非可行解(即检验数行含有正值),一旦检验数行有基本非可行解变为基本可行解,则原问题和对偶问题同时达到最优解。

根据对偶问题的对称性,单纯形表的迭代过程也可以反过来进行,即保持对偶问题始终是基本可行解(即保持??C?CBB?1A?0),而使原问题从基本非可行解逐步迭代到基本可行解,从而使原问题和对偶问题同时得到最优解。这种单纯形表的应用方法称为对偶单纯形法。

对偶单纯形法的解题步骤,用流程图表述如图3-1。

x以alk为主元素进行单纯形表迭代 所有?j?0? N 单纯形法迭代求解 问题无解停止 Y 所有a?0? ljN Y 列出初始单纯形表 引入人工变量 重列单纯形表 Y 所有b?0? iN 得最优解停止 所有?j?0? Y 确定出基变量 N minBbi|Bbi?0?Bbi???1???1????1?lx确定进基变量 ?cj?zj?c?zk??min?|alj?0??kjalk?alj?图3-1:对偶单纯形法流程图

时 间:第五周第一次 授课方式:课堂教学 教学内容:

习题课

系统总结第一章至第三章线性规划的所有内容,讲解重点习题的正确解法和思路,留出20分钟进行课堂答疑。


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