运筹学实验报告(共48页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上实用运筹学2014年6月25日实验报告运用Excel2010建模和求解学院:信息工程班级:12数 教 姓名:蔡永坤学号:1240614034 目录第1章 线性规划实验一2实验二6实验三10第2章 线性规划的灵敏度分析实验四13第3章 线性规划的建模与应用实验五16实验六18实验七20第4章 运输问题和指派问题实验八23实验九26实验十28实验十一30第5章 网络最优化问题实验十二35实验十三39实验十四42实验十五44第6章 整数规划实验十六46实验 一例1.11、问题的提出生产计划问题。某工厂要生产两种产品:门和窗。经测算,每生产一扇门需要再车间1加工1小时、在车间
2、3加工3小时;每生产一扇窗需要在车间2和车间3各加工2小时。而在车间1、车间2、车间3每周可用于生产这两种产品的时间分别是4小时、12小时、18小时。已知每扇门的利润为300元,每扇窗的利润为500元。而且根据经市场调查得到的这两种新产品的市场需求状况可以确定,按当前的定价可确保所有新产品均能销售出去。问该工厂应该如何安排这两种新产品的生产计划,才能使总利润最大(以获得最大的市场利润)?2.建立线性规划模型每个产品所需工时每周可用工时(小时)门窗车间1104车间20212车间33218车间43005002.1决策变量。本问题的决策变量是两种新产品门和窗的每周产量。可设:x1表示门的每周产量(扇
3、);x2表示窗的每周产量(扇)。2.2目标函数。本题的目标是两种新产品的总利润最大。由于门和窗的单位利润分别为300元和500元,而其每周产分别为x1和x2,所以每周总利润z可表示为:z=300x1+500x2 (元)。2.3约束条件。第一个约束条件是车间1每周可用工时限制。由于只有门需要在车间1加工,而且生产一扇门需要在车间1加工1小时,所以生产x1扇门所用的工时x1。由题意,车间1每周可用工时为4,。由此可得第一个约束条件:x14第二个约束条件是车间2每周可用工时限制。由于只有窗需要在车间2加工,而且生产一扇门需要在车间2加工2小时,所以生产x2扇窗所用的工时为2x2。由题意,车间2 每周
4、时可用工时为12。由此可得第二个约束条件:2x212第三个约束条件是车间3每周可用工时限制。生产一扇门需要在车间3加工3小时,而且生产一扇门需要在车间3加工2小时,所以生产x1扇门和x2扇窗所用工时为3x1+2x2。由题意,车间3 每周时可用工时为18。由此可得第三个约束条件:3x1+2x218第四个约束条件是决策变量的非负约束。非负约束经常会被遗漏。由于产量不可能为负值。所以第四个约束条件为:x10,x20 由上述分析,可建立线性规划模型:maxZ=300x1+500x2 s. tx14 2x212 3x1+2x218x10,x203.电子表格模型3.1在Excel电子表格中建立线性规划模型
5、3.2使用Excel2010“规划求解”工具求解线性规划问题3.3使用名称3.4敏感性报告-灵敏度分析4.结果分析:经过建立模型和电子表格分析可以得出,在最大限度利用现有资源的前提下,工厂应该每周生产2扇门和6扇窗,才能使总利润达到最大,而且最大利润为3600元。实验二习题1.1 P291、问题的提出某工厂利用甲、乙、丙三种原料,生产A、B、C、D四种产品。每月可供应该厂原料甲600吨、乙500吨、丙300吨。生产1吨不同产品所消耗的原料数量及可获得的利润如图1-4所示。问:工厂每月应该如何安排生产计划,才能使总利润最大?表1-4 三种原料生产四种产品的有关数据产品A产品B产品C产品D每月原料
6、供应量(吨)原料甲1122600原料乙0113500原料丙1210300单位利润(元)2002503004002、建立线性规划模型2.1 决策变量。本问题的决策变量是四种产品的每月产量。可设:X1表示产品A的每月产量,x2表示表示产品B的每月产量,X3表示产品C的每月产量,X4表示产品D的每月产量。2.2目标函数。本问题的目标是四种产品的总利润最大。由于产品A、B、C、D四种产品的单价利润分别是200元、250元、300元、400元,而每月的产量为x1、x2、x3、x4,所以每周总利润Z可表示为z=200x1+250x2+300x3+400x4元。2.3约束条件。本问题总有四个约束条件。第一个
7、约束条件是原料甲的供应需求。由题意原料甲的每月供应需求为600吨。由此可得第一个约束条件:x1+x2+2x3+2x4600 第二个约束条件是原料乙的每月供应需求的限制。由题意可知原料乙的每月供应量为500吨,所以得出第二个约束条件:x2+2x3+3x4500第三个约束条件是原料丙每月的供应量。由题意可知原料丙的每月供应量为300吨。所以得出第三个约束条件:x1+2x2+x3300第四个约束条件是决策变量的非负约束。非负约束经常会被遗漏。由于产量不可能为负值。所以第四个约束条件为:x10,x20,x30,x40由上述分析,可建立下例线性规划模型:s.tx1+x2+2x3+2x4600 x2+2x
8、3+3x4500 x1+2x2+x3300 x10,x20,x30,x403、建立电子表格模型3、1在Excel电子表格中建立线性规划模型3、2使用Excel2010“规划求解”工具求解线性规划问题3、3使用名称3、4敏感性报告4、结果分析由上述线性模型分析得出,工厂利用甲、乙、丙三种原料,生产A、B、C、D四种产品。在供求关系的限制下,工厂可以每月按产品A产量260、产品B产量20、产品C产量0、产品D产量160的生产计划,才能使总利润达到最大,最大利润为元。实验三习题1.2(P29)一、 问题的提出某公司受客户委托,准备用120元投资A和B两种基金。基金A每份50元、基金B每份100元。据
9、统计,基金A的预期收益率(投资回报率)为10%、预期亏损率(投资风险率)为8%;基金B的预期收益率为4%、预期亏损率为3%。客户有两个要求:(a)投资收益(预期收益额)不少于6万元;(b)基金B的投资额不少于30万元。问:(1)为了使投资亏损(预期亏损额)最小,该公司应该分别投资多少份基金A和基金B?这时的投资收益(预期收益额)是多少?(2)为了使投资收益(预期收益额)最大,应该如何投资?这时的投资亏损(预期亏损额)是多少?二、 建立线性规划模型。项目基金单位额回报率风险率基金A5010%8%基金B1004%3%(1)1.决策变量。本问题的决策变量是两种基金A和B的亏损。可设:X1为A基金的单
10、位,x2为B基金的单位。2.目标函数。本问题的目标是使总投资风险最小,由于基金A和B的单位价格分别为50元和100元,每种基金单位为x1和x2,所亏损最小为:minZ=50x18+100x23 3.约束条件。投资资金不能多于120万元:50x1+100x2120投资收益不少于6万元: 10x1+4x26 B基金投资额不少于30万元: 100x230非负约束: x10,x20于是得到1.2的线性规划模型: Min Z=50x1*8+100x2*3 s.t10x1+4x2650x1+100x2x230x10,x20 用电子表格建立模型如下:所以,为了使投资亏损(预期亏损额)最小,该公司应该分别投资
11、0.4份基金A和1份基金B,这时的投资亏损(预期亏损额)是6.2。 1.决策变量。本问题的决策变量是两种基金A和B的收益。可设:x1为A基金的单位,x2为B基金的单位。2.目标函数。本问题的目标是投资收益最大,由于基金A和B的单位价格分别为50元和100元,其每种基金单位为x1和x2,所以总投资收益为:Min Z=50x1x10+100x2x43.约束条件。第一个约束条件投资资金不能多于120万元: 50x1+100x2120第二个约束条件是投资收益不少于6万元: 10x1+4x26第三个约束条件是B基金投资额不少于30万元:100x230非负约束:x10,x20,于是得到1.2的线性规划模型
12、:Min Z=50x1*10+100x2*4 s.t10x1+4x2650x1+100x2x230x10,x20, 用电子表格建立模型如下:4、结果分析所以,为了使投资收益(预期收益额)最大,该公司应该分别投资1.8份基金A和0.3基金B,这时的投资收益(预期收益额)是15.6。实验四习题2.1 P571.问题的提出某厂利用A、B两种原料生产甲乙丙三种产品,已知生产单位产品所需的原料、利润及有关数据如表2-3所示。表2-3 两种原料生产三种产品的有关数据产品甲产品乙产品丙拥有量原料A63545原料B34530单位利润415请分别回答下例问题:(1) 求使该厂获利最大的生产计划。(2) 若产品乙
13、、丙的单位利润不变,当产品甲的单位利润在什么范围内变化时,最优解不变?(3) 若原料A市场紧缺,除拥有量外一时无法购进,而原料B如数量不足可去市场购买,单价为0.5,问该厂是否应该购买,且以购进多少为宜?2.建立线性规划模型: 2.1决策变量 设产品甲的产量为x1, 产品乙的产量为x2,产品丙的产量为x3. 2.2目标函数。 工厂的市场获利最大,即:Max Z=4x1+x2+5x3 2.3约束条件。6x1+3x2+5x345(原料A)3x1+4x2+5x330(原料B)x1,x2,x30非负 于是得到线性规划模型:Max Z=4x1+x2+5x36x1+3x2+5x345(原料A)3x1+4x
14、2+5x330(原料B)x1,x2,x30非负 3.建立电子表格模型从电子表格模型得知,在最大限度利用现有资源的前提下,可获得最大的市场利润是35万元,甲、乙、丙三种产品均要生产5、0、3单位,两种资源的使用情况分别是:资源A使用了45单位,资源B使用了30单位,已耗尽。4.灵敏度分析5.结果分析。经过建立线性规划模型和电子表格模型可以看出(1)该厂在最大限度利用现有资源的前提下,获利最大为35万元。(2)如果在产品乙、丙的单位利润不变的情况下,产品甲的单位利润在4-1,4+2即在3,6范围内变化时,最优解不变。实验五 P(84)习题3.11. 问题的提出:小王在校成绩优秀,学校决定奖励给他1
15、0000元。除了奖4000元用于交税和请客之外,他决定将剩余的6000元用于投资。现有两个朋友分别邀请他成为两家不同公司的合伙人,无论选择两家中的哪一家都会花去他明年暑假的一些时间并且要花费一些资金。在第一个朋友的公司中成为一个独资人要求投资5000元并花费400小时,估计利润(不考虑时间价值)是4500元。第二个朋友的公司相应的数据为4000元和500小时,估计利润也是4500元。然而,每一个朋友都允许他选择投资一定的比例,上面所有给出的独资人数据(资金投资、时间投资和利润)都将乘以这个比例。因为小王正在寻找一个有意义的暑假工作(最多600小时),于是他决定以能够带来最大估计利润的组合参与到
16、一个或者两个朋友的公司中。请你帮助他解决这个问题,找出最佳组合。2. 建立线性规划模型:2.1决策变量本问题要做的决策是小王在两家公司各投资资金和时间多少的比例。设:X1为小王在公司1中投资的比例;X2为小王在公司2中投资的比例:2.2目标函数。本题的目标函数是小王所获得的最大利润,即Max Z=4500x1+4500x2 2.3约束条件。本题的约束条件是小王在公司中所投资的资金和时间限制,如图所示可以看出资金时间收益公司150004004500公司240005004500可用资金和时间6000600本问题的约束条件:1)总投资的资金不可超过6000元:5000x1+4000x26000 2)
17、 总投资的时间不可超过600小时:400x1+500x2600 3)非负:x1,x20于是得到线性规划模型:Max Z=4500x1+4500x25000x1+4000x2x1+500x2600x1,x20 3. 建立电子表格模型。4、结果分析 由Excel电子表格求解结果可以看出,小王可以在公司1投资资金5000元,时间为400小时;在公司2中投资资金4000元,时间为500小时。投资比例分别为66.67%,可获得最大利润为6000元。实验六P(85)习题3.21. 问题的提出。某大学计算机中心的主任要为中心的人员进行排班。中心从08:00开到22:00。主任观测出中心在一天的不同时段的计算
18、机使用量,并确定了如表3-17所示的各时段咨询员的最少需求人数。表3-17 各时段咨询员的最少需求人数时段最少需求人数08:0012:00612:0016:00816:0020:001220:0022:006需要聘用两类计算机咨询人员:全职咨询。全职咨询员将在以下的三种轮班方式中连续工作8小时或6小时:上午上班(08:0012:00)、中午上班(12:0020:00)以及下午上班(16:0022:00)。全职咨询员的工资为每小时14元。兼职咨询员将在表中所示的各个时段上班(即四种轮换方式,每次连续工作4小时或2小时),工资为每小时12元。一个额外的条件是,在各时段,每个在岗的兼职咨询员必须配备
19、至少两个在岗的全职咨询员(即全职咨询员与兼职咨询员的比例至少为2:1)。主任希望能够确定每一轮班的全职与兼职咨询员的上班人数,从而能以最小的成本满足上述需求。2、线性规划模型本问题是一个资源分配问题。(1)、决策变量本问题的决策变量是确定每一轮班的全职咨询员的上班人数。设全职人数是Xi (i=1,2,3),兼职人数为Yj(j=1,2,3,4)。(2)目标函数 本问题的目标函数是以最小的成本,即:Min Z=112x1+112x2+84x3+48y1+48y2+48y3+24y4(3)、约束条件x1+y16x1+x2+y28x2+x3+y312x3+y46xi2yj非负xi0,yj0于是,得到习
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