第一章 线性规划与单纯形法

2019-06-17 11:30

第一章 习题

1. 思考题

(1)微分学求极值的方法为什么不适用于线性规划的求解?

(2)线性规划的标准形有哪些限制?如何把一般的线性规划化为标准形式? (3)图解法主要步骤是什么?从中可以看出线性规划最优解有那些特点?

(4)什么是线性规划的可行解,基本解,基可行解?引入基本解和基可行解有什么作用?

(5)对于任意基可行解,为什么必须把目标函数用非基变量表示出来?什么是检验数?它有什么作用?如何计算检验数?

(6)确定换出变量的法则是什么?违背这一法则,会发生什么问题? (7)如何进行换基迭代运算?

(8)大M法与两阶段法的要点是什么?两者有什么共同点?有什么区别? (9)松弛变量与人工变量有什么区别?试从定义和处理方式两方面分析。 (10)如何判定线性规划有唯一最优解,无穷多最优解和无最优解?为什么? 2. 建立下列问题的线性规划模型:

(1)某厂生产A,B,C三种产品,每件产品消耗的原料和设备台时如表1-18所示:

表1-18 产品 原料单耗 机时单耗 利润 A 2 2.5 10 B 3 3 14 C 5 6 20 资源数量 2000 2600 另外,要求三种产品总产量不低于65件,A的产量不高于B的产量。试制定使总利润最大的模型。

(2)某公司打算利用具有下列成分(见表1-19)的合金配制一种新型合金100公斤,新合金含铅,锌,锡的比例为3:2:5。

表1-19 合金品种 含铅% 含锌% 含锡% 单价(元/kg) 1 30 60 10 8.5 2 10 20 70 6.0 3 50 20 30 8.9 4 10 10 80 5.7 5 50 10 40 8.8 如何安排配方,使成本最低?

(3)某医院每天各时间段至少需要配备护理人员数量见表1-20。

1

表1-20

班次 1 2 3 4 5 6 时间 6:00-10:00 10:00-14:00 14:00-18:00 18:00-22:00 22:00-2:00 2:00-6:00 最少人数 60 70 60 50 20 30 假定每人上班后连续工作8小时,试建立使总人数最少的计划安排模型。能否利用初等数学的视察法,求出它的最优解?

(4)某工地需要30套三角架,其结构尺寸如图1-6所示。仓库现有长6.5米的钢材。如何下料,使消耗的钢材最少?

1.7 3 3

1.4 1.4

图1-6

3. 用图解法求下列线性规划的最优解:

(1) min z?4x1?6x2? x1?2x2?1? 4x?3x?1.5 ?12 ???x1?2x2?4??x1,x2?0

(2) max z?4x1?4x2? 2x1?3x2?10??x ?x?5?12 ?? x1?2x2?8??x1,x2?0(4) max z?x1?3x2

(3) max z?6x1?9x2? 2x1?3x2?22??2x ?x?412?? ? 4x1?5x2?0? x2?6???x1,x2?0

2

?4x1?3x2?12 ? ?x ?x?1?12?x,x?0?124. 把下列线性规划化为标准形式:

(1) min z??x1?2x2?x3(2) max z?2x1?3x2?? x1 ?x3?x4?1? ??2x1 ?x2?x3 ??2

?x1?2x2?8 ??3x??x1 ?x2 ?1 1 ?x2?x3?x4?1??x1 ?2?x1?0,x2,x3?0x4无约束??x1?0,x2无约束

5. 判定下列集合是否凸集:

(1)R1={(x1,x2)|x12+2x22≤2}

(2)R2={(x1,x2)|x12-2x2+3≥0,x2≥0,|x1|≤1} (3)R3={(x1,x2)|x1x2≥1,x1≥1,x2≥0}

6. 求出下列线性规划的所有基本解,并指出其中的基可行解和最优解。

max z?3x1?5x2??x1 ?x3 ?48 ?? 2x2 ?x4 ?12 ?3x1 ?2x2 ?x5?18??xj?0, j?1,?,5

7. 求下列线性规划的解: (1)

(2)

max z?3x1?5x2?2xmax z?2x1?4x2?1 ?8

?? x2 ?6

? x1?2x2 ?4 ?x

?3x??x1?2 ?11 ?2x2?18???x?x1,x2?01,x2?0(3)

(4)

max z?2xmax z?2x1?x2?x31?x2?

??x1?2x2??2?3x1?x2?x3?60 ???x

??x1?x2?2x3?10 1?x2?1??x1,x2?0?x1?x2?x3?20??x1?0,x2?0,x3?0

3

8. 利用大M法或两阶段法求解下列线性规划: (1)

(2)

max z?3x1?2x2

max z?2x1?x2?x3

?x1?2x2?7?x?x?1?2 ?1?x1?x2?2??x1,x2?0

?3x1?2x2?x3?18?2x?x ?4 ?12 ??x1?x2?x3?5??x1,x2,x3?0(3) (4)

max z??x1?x2

?4x1?3x2?12?3x?x ?6 ?2 ?1x2 ?2? ??x1,x2?0min z?x1?3x2?4x3?3x4

?3x1?6x2?x3?2x4?15 ? ?6x1?3x2?2x3?x4?12?x,x,x,x?0?12349. 对于问题

max z?CX?AX?b ??X?0(1)设最优解为X*,当C改为C时,最优解为X,则(C?C)(X*?X)?0。 (2)如果X1,X2均为最优解,则对于α∈[0,1],αX1+(1-α)X2均为最优解。 10. 用单纯形法求解问题2(4)(合理下料问题)。

11. 表1-21是一个求极大值线性规划的单纯形表,其中x4,x5,x6是松弛变量。

表1-21 cj CB 2 XB b 2 1 4 2 2 x1 x2 x3 1 -1 2a x4 2 1 -1 -1 x5 x6 -1 -2 -a+8 x5 x2 x1 σj (1)把表中缺少的项目填上适当的数或式子。 (2)要使上表成为最优表,a应满足什么条件? (3)何时有无穷多最优解? (4)何时无最优解? (5)何时应以x3替换x1?

4

第二章习题

1. 思考题

(1)如何在以B为基的单纯形表中,找出B1?该表是怎样由初始表得到的? (2)对偶问题的构成要素之间,有哪些对应规律? (3)如何从原问题最优表中,直接找到对偶最优解? (4)叙述互补松弛定理及其经济意义。

(5)什么是资源的影子价格?它在经济管理中有什么作用?

(6)对偶单纯形法有哪些操作要点?它与单纯形法有哪些相同,哪些地方有区别? (7)灵敏度分析主要讨论什么问题?分析的基本思路是什么?四种基本情况的分析要点是什么?

2. 已知某线性规划的初始单纯形表和最终单纯形表如表2-21,请把表中空白处的数

字填上,并指出最优基B及B1。

表2-21 cj CB 0 0 0 0 2 -1 XB b 2 -1 1 0 0 0 x1 3 1 1 2 x2 1 -1 1 -1 x3 1 2 -1 1 x4 1 0 0 0 x5 0 1 0 0 -1 1/2 -1/2 x6 0 0 1 0 -2 1/2 1/2 x4 x5 x6 σj x4 x1 x2 σj 10 15 5 3. 某个线性规划的最终表是表2-22:

表2-22

cj CB 0 1 -2 XB b 13/2 5/2 1/2 0 1 -2 0 0 x1 1 0 0 0 x2 0 1 0 0 x3 0 0 1 0 x4 -1/2 -1/2 -1/2 -1/2 x5 5/2 3/2 1/2 -1/2 x1 x2 x3 σj 初始基变量是x1,x4,x5。

(1)求最优基B=(P1,P2,P3); (2)求初始表。

4. 写出下列线性规划的对偶问题:

5


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