02-线性规划基本概念-应用-标准型-图解法-灵敏度分析优秀PPT.ppt
《02-线性规划基本概念-应用-标准型-图解法-灵敏度分析优秀PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《02-线性规划基本概念-应用-标准型-图解法-灵敏度分析优秀PPT.ppt(70页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1Linear Programming线性规划第一部分、第一部分、线性规划线性规划1.1线性规划的概念线性规划的概念一、线性规划问题的导出一、线性规划问题的导出1(引例引例)配比问题配比问题用浓度为用浓度为45%和和92%的硫酸配置的硫酸配置100千克浓度为千克浓度为80%的硫酸。的硫酸。取取45%和和92%的硫酸分别为的硫酸分别为x1和和x2千克千克,则有:则有:求解二元一次方程组得解。求解二元一次方程组得解。目的相同,但有目的相同,但有5种不同浓度的硫酸可种不同浓度的硫酸可选(选(30%,45%,73%,85%,92%)会出现什么状况?会出现什么状况?取取这这5种种硫硫酸酸分分别别为为x1
2、、x2、x3、x4、x5千克千克,则有:则有:有多少种配比方案?为什么?有多少种配比方案?为什么?何为最好?何为最好?5种硫酸价格分别为:种硫酸价格分别为:400,700,1400,1900,2500元元/千克,则有:千克,则有:某工厂在支配期内要支配、两种产品的生产,已知生产单位产品所需的设备台时及A、B两种原材料的消耗、资源的限制,如下表:问题:工厂应分别生产多少单位、产品才能使工厂获利最多?2.2.生产支配问题:生产支配问题:生产支配问题:生产支配问题:71.1 线性规划问题及的数学模型线性规划问题及的数学模型单位活动单位活动对对z的贡献的贡献 c1 c2 cn a11 a12 a1n
3、b1a21 a22 a2n b2 am1 am2 amn bm资源可利用量资源可利用量 单位活动对资源的使用量单位活动对资源的使用量12n资源资源12 m表:表:线性规划模型所需数据线性规划模型所需数据一般的产品组合问题:一般的产品组合问题:设有设有m种资源用于生产种资源用于生产n种不同产品,种不同产品,各种资源的拥有量分别为各种资源的拥有量分别为bi(i i=1,2,m).).生产单位第生产单位第j种产品种产品时将消费第时将消费第i种资源种资源aij单位,利润为单位,利润为cj元,见下表:元,见下表:81.1 线性规划问题及其数学模型线性规划问题及其数学模型线性规划模型的一般形式线性规划模型
4、的一般形式 Max (Min)z=c1 x1+c2 x2+cn xns.ta11 x1+a12x2+a1n xn (=,)b1a21 x1+a22x2+a2n xn (=,)b2 am1 x1+am2 x2+amn xn (=,)bmx1,x2,xn 0利润系数利润系数/成本系数成本系数资源限制量资源限制量技术系数技术系数/消耗系数消耗系数决策变量决策变量9线性规划应用举例线性规划应用举例例例:某工厂要用三种原料某工厂要用三种原料1、2、3混合调配出三种不同规格混合调配出三种不同规格的产品甲、乙、丙,数据如下表。假设混合没有质量损的产品甲、乙、丙,数据如下表。假设混合没有质量损耗。问:该厂应如
5、何支配生产,使利润收入为最大?耗。问:该厂应如何支配生产,使利润收入为最大?配料问题配料问题10线性规划应用举例线性规划应用举例解:解:设设xij表示第表示第i种(甲、乙、丙)产品中原料种(甲、乙、丙)产品中原料j 的含量。的含量。这样我们建立数学模型时,要考虑:这样我们建立数学模型时,要考虑:对于甲:对于甲:x11,x12,x13;对于乙:对于乙:x21,x22,x23;对于丙:对于丙:x31,x32,x33;对于原料对于原料1:x11,x21,x31;对于原料对于原料2:x12,x22,x32;对于原料对于原料3:x13,x23,x33;如何建立线性规划模型如何建立线性规划模型?请先自己完
6、成请先自己完成11目标函数:目标函数:利润最大,利润利润最大,利润 =收入收入 -原料支出原料支出 约束条件:约束条件:规格要求规格要求 4 4 个;供应量限制个;供应量限制 3 3 个。个。Maxz=-15x11+25x12+15x13-30 x21+10 x22-40 x31-10 x33s.t.0.5x11-0.5x12-0.5x130(甲中原材料(甲中原材料1不少于不少于50%)-0.25x11+0.75x12-0.25x130(甲中原材料(甲中原材料2不超过不超过25%)0.75x21-0.25x22-0.25x230(乙中原材料(乙中原材料1不少于不少于25%)-0.5x21+0.
7、5x22-0.5x230(乙中原材料(乙中原材料2不超过不超过50%)x11+x21+x31100(原料原料1,供应量限制),供应量限制)x12+x22+x32100(原料原料2,供应量限制),供应量限制)x13+x23+x3360(原料原料3,供应量限制),供应量限制)xij0,i=1,2,3;j=1,2,3线性规划应用举例线性规划应用举例12线性规划模型的特点:线性规划模型的特点:用用一一组组未未知知变变量量表表示示要要求求的的方方案案,这这组组未知变量称为决策变量;未知变量称为决策变量;存在确定的限制条件,且为线性表达式;存在确定的限制条件,且为线性表达式;有有一一个个目目标标要要求求(
8、最最大大化化,当当然然也也可可以以是是最最小小化化),目目标标表表示示为为未未知知变变量量的的线线性表达式,称之为目标函数;性表达式,称之为目标函数;决策变量是连续变更量。决策变量是连续变更量。13练习练习下面哪些数学关系可以包含在线性规划模型之中,哪下面哪些数学关系可以包含在线性规划模型之中,哪下面哪些数学关系可以包含在线性规划模型之中,哪下面哪些数学关系可以包含在线性规划模型之中,哪些不能?请说明理由。些不能?请说明理由。些不能?请说明理由。些不能?请说明理由。141.1 线性规划问题及其数学模型线性规划问题及其数学模型线性规划模型线性规划模型 Max (Min)z=c1 x1+c2 x2
9、+cn xns.ta11 x1+a12x2+a1n xn (=,)b1a21 x1+a22x2+a2n xn (=,)b2 am1 x1+am2 x2+amn xn (=,)bmx1,x2,xn 0隐含的假设隐含的假设比例性:决策变量变更引起目标的变更量与决策变量变比例性:决策变量变更引起目标的变更量与决策变量变更量成更量成 正比正比可加性:每个决策变量对目标和约束的影响独立于其它可加性:每个决策变量对目标和约束的影响独立于其它变量变量连续性:每个决策变量取连续值连续性:每个决策变量取连续值确定性:线性规划中的参数确定性:线性规划中的参数aij,bi,cjaij,bi,cj为确定值为确定值15
10、线性规划问题的应用举例线性规划问题的应用举例x xy y(xn,yn)(x1,y1)(x2,y2)(xi,yi)ei=yi-yi16线性规划问题的应用举例线性规划问题的应用举例(回来分析回来分析)还可以加上一些特定的需求还可以加上一些特定的需求.例如例如,要求必需过某要求必需过某一点一点.新标准新标准:最小化确定误差之和最小化确定误差之和.17线性规划问题的应用举例线性规划问题的应用举例(回来分析回来分析)新标准新标准:最小化最大确定误差最小化最大确定误差.18线性规划问题的应用举例线性规划问题的应用举例18 例在每周的不同工作日,一个邮局须要不同数量的专职员工。下表给出了每天须要的专职员工的
11、数量。工会的章程规定,每个专职员工每周必需连续工作5天,然后休息2天。这个邮局希望通过只用专职员工来满足它每天的须要。表述一个LP,使得这个邮局可以利用它使必需聘用的专职员工的数量最少。19线性规划问题的应用举例线性规划问题的应用举例 解:设 x1表示星期1起先工作,工作到星期5的人数 x2表示星期2起先工作,工作到星期6的人数 类似定义x3,x4,x5x6 x7 20Minimizez=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7subjecttox1+x4+x5+x6+x7 17x1+x2+x5+x6+x7 13x1+x2+x3+x6+x7 15x1+x2+x3+x4+x7 19x1+x2+x
12、3+x4+x5 14x2+x3+x4+x5+x6 16x3+x4+x5+x6+x7 11xj 0forj=1to721是不是可以将决策变量设为第是不是可以将决策变量设为第j j天起先休天起先休息的工人数息的工人数?第第j j天工作的工人数至少是天工作的工人数至少是 dj.dj.每一个工人休息每一个工人休息2 2天后工作天后工作5 5天天.结论结论:有些时候决策变量隐含了约束条件有些时候决策变量隐含了约束条件.做好很难做好很难,但一旦定义好了模型很简洁但一旦定义好了模型很简洁.我们会在整数规划中看到更多的例子我们会在整数规划中看到更多的例子.关于决策变量的选择的启示关于决策变量的选择的启示22关
13、于模型的一些变形关于模型的一些变形假定每天起先工作的工资不同假定每天起先工作的工资不同.第第j j天起先工作天起先工作的工人的工资是每单人的工人的工资是每单人cj cj 元元.Minimizez=c1x1+c2x2+c3x3+c7x723关于模型的一些变形关于模型的一些变形假定每天可以雇佣零时工假定每天可以雇佣零时工,第第j j天雇佣的零时工天雇佣的零时工的工资是每单人的工资是每单人PTPTj j 元元.设设 y yj j=第第j j天雇佣的零时工的人数天雇佣的零时工的人数24修改后的线性规划?subjecttox1+x4+x5+x6+x7 17x1+x2+x5+x6+x7 13x1+x2+x
14、3+x6+x7 15x1+x2+x3+x4+x7 19x1+x2+x3+x4+x5 14x2+x3+x4+x5+x6 16x3+x4+x5+x6+x7 11xj 0forj=1to7z=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7Minimize关于模型的一些变形(原始模型)关于模型的一些变形(原始模型)25Minimizez=c1x1+c2x2+c3x3+c4x4+c5x5+c6x6+c7x7subjecttox1+x4+x5+x6+x7+y1 17x1+x2+x5+x6+x7+y2 13x1+x2+x3+x6+x7+y3 15x1+x2+x3+x4+x7+y4 19x1+x2+x3+x4+x5
15、+y5 14x2+x3+x4+x5+x6+y6 16x3+x4+x5+x6+x7+y7 11xj 0,yj 0forj=1to7+PT1y1+PT2y2+PT7y726假定第假定第j天的需求工人数量是天的需求工人数量是dj.设设yj表示表示第第j天实际的工人数量天实际的工人数量.设第设第j天的费用定天的费用定义为第义为第j天超过需求的人数的某个函数天超过需求的人数的某个函数,记记为为fj(yjdj),什么是最小费用的人员支配什么是最小费用的人员支配?NOTE:这里的变形是一个非线性规划问这里的变形是一个非线性规划问题题,不是线性规划问题不是线性规划问题.我们可以设我们可以设sj=yjdj为第为
16、第j天超出的人天超出的人数数.关于模型的一些变形关于模型的一些变形27原始的模型subjecttox1+x4+x5+x6+x7 17x1+x2+x5+x6+x7 13x1+x2+x3+x6+x7 15x1+x2+x3+x4+x7 19x1+x2+x3+x4+x5 14x2+x3+x4+x5+x6 16x3+x4+x5+x6+x7 11xj 0forj=1to7z=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7Minimize28Minimizez=f1(s1)+f2(s2)+f3(s3)+f4(s4)+f5(s5)+f6(s6)+f7(s7)subjecttox1+x4+x5+x6+x7-s1=17
17、x1+x2+x5+x6+x7-s2=13x1+x2+x3+x6+x7-s3=15x1+x2+x3+x4+x7-s4=19x1+x2+x3+x4+x5-s5=14x2+x3+x4+x5+x6-s6=16x3+x4+x5+x6+x7-s7=11xj 0,sj 0forj=1to729假设我们要求至少假设我们要求至少30%30%的工人能在星期天休息的工人能在星期天休息?(x1+x2)/(x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7).3关于模型的一些变形关于模型的一些变形:一个比率约束一个比率约束30须要产生工人个数为整数值须要产生工人个数为整数值整数规划问题整数规划问题考虑长期排班的问题考虑长期排班的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 02 线性规划 基本概念 应用 标准型 图解法 灵敏度 分析 优秀 PPT
限制150内