10MW 10
2 5
140 0 20
15MW 15 15 1 4 6 8
15 30 45
40MW
3 7 20
图4
11.有A、B、C、D四项任务需分派给甲、乙、丙、丁四个人去做,这四个人都能承担上述四项任务,但完成各项任务所需时间如下表所示。问应如何分派任务可使完成任务的总工时最少?要求①建立该问题的线性规划模型。②用匈牙利法求出其最优解。 任务 A B C D 人 甲 乙 丙 丁 9 12 8 7 17 7 17 9 16 14 14 11 7 16 17 9 12.设某工厂自国外进口一部精密机器,由机器制造厂至出口港有三个港口可选择,而进口港又有三个可选择,进口后可经由两个城市到达目的地,其间的运输费用如图所示(单位:百元),试把该问题描述成一个多阶段决策问题,并用动态规划方法求解。 70 C 1 10 B1 40 40D 20 1 30 60 30 40 C20 2 A B 230 E 40 30 30 40 10
D 30 B 2 50 C 3 3
13.试用表上作业法求解下面运输问题的最优解。(要求用行列差值法给初始解,用位势法求检验数。)
销地 B1 B2 B3 供应量 产地 A1 A2 需求量 6 8 3 4 5 3 2 7 3 4 5 第6页共13页
参考答案
一、判断题:
1.√ 2.╳ 3.√ 4.√ 5.√ 6.√ 7.√ 8.√ 9.╳ 10.√ 11.╳ 12.√ 13.╳ 14.√ 15.╳ 16.√ 17.√ 18.√ 19.╳ 20.╳ 21.√ 22.√ 23.╳ 24.√ 25.╳ 26.╳ 27.√ 28.√ 29.√ 30.√ 31.√ 32.╳ 33.√ 34.╳ 35.√ 36.╳ 二、建模题:
1.见教材1.2节线性规划问题建模。
2.解:设在100cm宽的薄铜板上能切割40㎝宽的薄铜板U个,32㎝宽的薄铜板V个,24㎝宽的薄铜板W个,则有以下切割方式:
U V W 余料<24
① 2 0 0 20 ② 1 1 1 4 ③ 1 0 2 12 ④ 0 3 0 4 ⑤ 0 2 1 12 ⑥ 0 1 2 20 ⑦ 0 0 4 4
设xj为上述第j种切割方式切割100㎝铜板数,有:
Min Z?20x1?4x2?12x3?4x4?12x5?20x6?4x7?2x1?x2?x3 ?50?? x2 ?3x4?2x5?x6 ?110?? x2?2x3 ? x5?2x6?4x7 ?75?xj?0(j?1,?7)?3.其对偶问题为:
maxw?8y1?15y2?30y3 ?2y1?8y2 ?5 ? 5y?4y?4 ?23 或 ??7y1?4y2?6y3?3 ?y?0,y?0,y为自由变量 23?1maxw?8y1?15y2?30y3 ?2y1?8y2 ?5 ? ?5y?4y?4 ?23 ??7y1?4y2?6y3?3 ?y?0,y?0,y为自由变量 23?14.见教材2.1对偶规划。
三、填空题: 1.
T
1) X=(0,0,0,0.5,10,0,1.25)。 2) Z=110。
3) y1,y2,y3分别为甲、乙、丙三种资源出售带来的价值增值(或利润)。 4) Y=(y1,y2,y3)=(1,0,10)。 5) 甲、丙资源。
提示:若原问题是Max型,则对偶变量的值为相应松弛变量检验数的负值。
T
2. 1) (0,0,0,8000,3000) 2) x5 3750 3) 单位列向量 4) x4, x1 5)-1/2 6) 1500 7) 0 -3 -2 提示:求该题时注意:
(1)单纯形表中基变量的系数列向量为单位列向量,检验数为0。
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(2)根据单纯形表的计算公式Rj?cj?CBPj求出各变量xj的检验数,由Z?CBXB计算目标函数的值或某个基变量的值。
(3)在最优单纯形表中,松驰变量x4,x5两列系数向量为当前基的逆矩阵B-1,由XB?B?1b(向量b为初始单纯形表中方程右边常数向量),也可求出基变量的值。如此题:
?1-3/2??8000??3500? XB?B?1b=?=??????01/2??3000??1500?四、计算题:
1.见教材1.4.5 单纯形表。
2.解:把问题分为4个阶段,A→B(可选B1,B2), B→C(可选C1,C2), C→D(可选D1,D2), D→G各为一个阶段。
设Sk为每一阶段的起点,xk为第k阶段的决策变量,状态转移方程为:SK+1=xk(Sk)。k=1,2,3,4。阶段指标函数dk(Sk,xk)为Sk到xk(Sk)的距离值,最优指标函数fk(Sk)为第k阶段状态为Sk时,从Sk到终点G的最短距离值。指标函数递推方程:fk(Sk)?min{fk?1(Sk?1)?dk(Sk,xk)},k=3,2,1
xk边界方程为:f4(S4)?d4(S4,G)。 下面列表计算如下: k=4时: x4 d4(S4,G) f4(S4) x4 S4 G D1 D2 k=3时: x3 S3 C1 C2 C3 k=2时: x2 S2 B1 B2 k=1时: x1 S1 A
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30 40 30 40 x4 D1 G G d3(S3,x3)?f4(S4) D1 0+30 40+30 - D2 - 30+40 0+40 f3(S3) 30 70 40 D1或D2 D2 x4 C1 C2 x4 B2 d2(S2,x2)?f3(S3) C1 70+30 C2 60+70 10+70 C3 - 50+40 f2(S2) 100 80 d1(S1,x1)?f2(S2) B1 20+100 B2 30+80 f1(S1) 110 最优路线有两条:A→B2→C2→D1→G或A→B2→C2→D2→G,最短距离值为110。 3.①产大于销,增添假想销地B4,列出产销平衡表,用行列差值法给初始解如下表示:
销地 产地 A1 A2 A3 需求量 列差值
②用位势法求初始可行解对应的各非基变量的检验数:
对基变量有:Rij=cij-(ui+vj)=0,求出行、列位势,如表示:
销地 产地 A1 A2 A3 需求量 列位势
③利用Rij=cij-(ui+vj)求出非基变量的检验数:R11=5,R13=5,R14=3,R21=1,R32=-1,R34=1。 ④选x32为入基变量,作闭回路调整,调整量为0,如表示: ⑤ 销地 B1 B2 B3 B4 行位势 产地 A1 A2 A3 列位势
再次利用Rij=cij-(ui+vj)求出非基变量的检验数: R11=4,R13=4,R14=2,R21=1,R22=1,R34=1。
当前调运方案为最优方案,如上表示,最小运费Z=2×8+3×5+1×4=35。
4.用T、P标号算法:
①给v1点标P标号,其他点标T标号,为+∞。
②从v1点出发,修改v2、v3 、v4点的T标号,并把其中最小者改为P标号。 T(v2)=4=P(v2),T(v3)=6,T(v4)=5= P(v4)。
③从刚刚获得P标号的点v2出发,可达v3,v5(与其相邻的且还未获得P标号的点),修改其T标号,并把最小T标号v3,v5改为P标号。
T(v3)=min{6,p(v2)+d23}=min{6,4+1}=5=P(v3),T(v5)=11。 ④依此类推,各点的P标号如图所示。
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B1 4(×) 3(×) 1(4) 4 2,2,- B2 2(8) 5(0) 3(×) 8 1,1,3 B3 5(×) 3(5) 2(0) 5 1,1,2 B4 0(×) 0(2) 0(×) 2 2,- 产量 8 7 4 行差值 2,2,3 3,0,2 1,1,- B1 4(×) 3(×) 1(4) 4 v1=-1 B2 2(8) 5(0) 3(×) 8 v2=2 B3 5(×) 3(5) 2(0) 5 v3=0 B4 0(×) 0(2) 0(×) 2 v4=-3 产量 8 7 4 行位势 u1=0 u2=3 u3=2 4(×) 3(×) 1(4) v1=0 2(8) 5(×) 3(0) v2=2 5(×) 3(5) 2(0) v3=1 0(×) 0(2) 0(×) v4=-2 u1=0 u2=2 u3=1 从v1到v7的最短路为:v1 →v2→v3→v5→v7或v1 →v2→v3→v6→v5→v7,距离为16。
4 v 2 7 10
4 v5 1 6 5 5
6 v 1 v 7 v 3 1 0 4 v6 8 2 5
9 5 v 4
5
5.见教材1.4.5 单纯形表。
6.解:由题意有:α=5000元,β=2000元
16 SL??????50005000?20002?0.714
由表中的累计概率可知:?p(x)?0.40?x?0??????p(x)?0.75
x?03最优决策是订购3箱。
获利期望值:E[C(Q)]=-2000×3×0.05+(5000-2000×2)×0.1+(5000×2-2000×1)×0.25+5000×3×0.6=10800元。 同理可计算出最小损失期望值为2950元。
??2y2?17.解:(1)其对偶问题为:??y1 ?y2?5?y ?2y?62?1??yj?0,j?1,2min W?8y1?12y2?2y1 ?2y2?2
(2)设对偶问题的松驰变量为ys1,ys2,ys3,ys4,把y1*?4,y2*?1代入对偶问题中的约束方程,知ys1≠0,ys2≠0,由互补松驰性有:x1=x2=0。
又由y1*?4,y2*?1,均不等于0,由互补松驰性知原问题的两个约束对应的松驰变量
?x3+x4=8xs1=0,xs2=0,则原问题约束方程可化为:?,解得x3=4,x4=4。
x+2x=12?34即原问题最优解为:X=(0,0,4,4),Z=44。
8.解:设给每一个地区设置一个销售点为一个阶段,共三个阶段。 xk为给第k个地区设置的销售点数。 Sk为第k阶段还剩余的销售点数,S1=4 状态转移方程为:Sk+1=Sk-xk
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*
T