运筹学胡运权第五版课件(第二章)ppt.ppt
《运筹学胡运权第五版课件(第二章)ppt.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《运筹学胡运权第五版课件(第二章)ppt.ppt(55页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二章第二章 线性规划的对偶理论线性规划的对偶理论Dual Theory篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.1 对偶问题的提出对偶问题的提出 例例 常山机器厂生产常山机器厂生产 I I、IIII 两种产品。这两种产品两种产品。这两种产品都分别要在都分别要在ABCABC三种不同设三种不同设备上加工。按工艺规定,生备上加工。按工艺规定,生产每件产品的单位利润、消产每件产品的单位利润、消耗三种设备的工时以及各种耗三种设
2、备的工时以及各种设备工时的限额如表设备工时的限额如表:如何安排生产才能使如何安排生产才能使如何安排生产才能使如何安排生产才能使总的利润最大?总的利润最大?总的利润最大?总的利润最大?消耗设备消耗设备工时工时I IIIII设备工时限设备工时限量量 设备设备A A设备设备B B设备设备C C240205121615利润(元)利润(元)23解:max z=2 x1+3 x2 2 x1+2 x2 124x1 16 5 x2 15x10,x2 0 s.t.LP1篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 假设另有四海机器厂想租借常山机器厂
3、的全部可用资源进假设另有四海机器厂想租借常山机器厂的全部可用资源进行生产。问:常山机器厂应该如何给这些资源定出一个合理行生产。问:常山机器厂应该如何给这些资源定出一个合理的租金,既使四海机器厂愿意租借,又使本厂能得到自己组的租金,既使四海机器厂愿意租借,又使本厂能得到自己组织生产这些产品时所能获得的最大收益。织生产这些产品时所能获得的最大收益。解:设解:设A、B、C设备每小时出租的价格分别为设备每小时出租的价格分别为y1、y2、y3元元,则新的线性规划数学模型为:则新的线性规划数学模型为:LP2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类
4、型的系统 对偶性是线性规划问题的最重要的内容之一。对偶性是线性规划问题的最重要的内容之一。每一个线性规划(每一个线性规划(LP1 )必然有与之相伴而生的另一)必然有与之相伴而生的另一个线性规划问题(个线性规划问题(LP2 ),即任何一个求),即任何一个求 max z 的的LP1都都有一个求有一个求 min w的的LP2 。将将LP1称为称为“原问题原问题”,记为,记为P P;将将LP2称为称为“对偶问题对偶问题”,记为,记为D D。原问题(原问题(P P):):对偶问题(对偶问题(D D):):1 1、基本概念、基本概念篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛
5、的计时计分系统是一种得分类型的系统原问题 P对偶问题 D原变量 x1,x2对偶变量 y1,y2,y3原目标 z对偶目标 w原约束对偶约束变量变量 约束约束篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、一般形式原问题原问题P max z=c1 x1+c2 x2+cn xn s.t.a11 x1+a12 x2+a1n xn b1 a21 x1+a22 x2+a2n xn b2 am1 x1+am2 x2+amn xn bm xj 0,(j=1,2,n)对偶问题对偶问题D min w=b1 y1+b2 y2+bm ym s.t.a11
6、 y1+a21 y2+am1 ym c1 a12 y1+a22 y2+am2 ym c2 a1n y1+a2n y2+amn ym cn yi 0,(i=1,2,m)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统其中 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例:写出下列例:写出下列LPLP问题的对偶问题问题的对偶问题解:对偶问题为:解:对偶问题为:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.2 原问
7、题与对偶问题(max的基本形式)的基本形式)(min的基本形式)的基本形式)1 1、基本形式的联系与区别、基本形式的联系与区别(1 1)原目标求极大,对偶目标求极小;)原目标求极大,对偶目标求极小;(2 2)原约束个数)原约束个数=对偶变量个数对偶变量个数 原变量个数原变量个数=对偶约束个数对偶约束个数 原约束决定对偶变量原约束决定对偶变量 原变量决定对偶约束原变量决定对偶约束;(3 3)原约束)原约束方向,对偶约束方向,对偶约束方向;方向;(4)原目标的系数对应对偶约束的右端常数)原目标的系数对应对偶约束的右端常数 原约束的右端常数对应对偶目标的系数;原约束的右端常数对应对偶目标的系数;(5
8、)原系数矩阵与对偶系数矩阵互为转置;)原系数矩阵与对偶系数矩阵互为转置;(6)原变量与对偶变量都是非负取值。)原变量与对偶变量都是非负取值。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例 将下列问题作为原问题,写出其对偶问题。解:先改写为原问解:先改写为原问题的基本形式:题的基本形式:再对偶化:再对偶化:最后简化得到已知问最后简化得到已知问题的对偶问题:题的对偶问题:2、基本形式的表格比较篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、互为对偶关系若LP2是LP1的对
9、偶问题,则LP1是LP2的对偶问题。min Z=-CXs.t.-AX-bX 0 min W=b TYs.t.AT Y CT Y 0max Z=C Xs.t.AXb X 0对偶的定义对偶的定义对偶的定义对偶的定义max W=-bTYs.t.-ATY-CT Y 0改写改写改写改写篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例 写出下列问题的对偶问题。解:第一步解:第一步 改写为改写为min 的基本形式的基本形式篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二步 对偶化第三
10、步 简化为已知问题的对偶问题:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统比较原问题和对偶问题:基本形式基本形式非基本形式非基本形式篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4 4、原问题与对偶问题的互化、原问题与对偶问题的互化原问题(或对偶问题)原问题(或对偶问题)对偶问题(或原问题)对偶问题(或原问题)目标函数目标函数 max(基本)(基本)目标函数目标函数 min(基本)(基本)约约束束条条件件m个个m个个变变量量(基本)(基本)0 0(基本)(基本)00=无
11、约束无约束变变量量n个个n个个约约束束条条件件0 0(基本)(基本)(基本)(基本)00无约束无约束=约束条件的右端项约束条件的右端项目标函数的系数目标函数的系数目标函数的系数目标函数的系数约束条件的右端项约束条件的右端项篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例 直接写出下列线性规划问题的对偶问题。直接写出下列线性规划问题的对偶问题。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统练习练习 写出下列问题的对偶问题。写出下列问题的对偶问题。解:对偶问题为:解:对偶问
12、题为:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.3 对偶问题的基本性质在本节中设原问题和对偶问题如下:在本节中设原问题和对偶问题如下:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1、弱对偶性(弱对偶原理):设、弱对偶性(弱对偶原理):设 和和 分别是问题分别是问题P P和和D D的可行解,则必有的可行解,则必有证明:证明:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 2、最优性:若 X*和 Y*
13、分别是 P 和 D 的可行解且 CX*=bT Y*,则X*,Y*分别是问题 P和D 的最优解。证明:证明:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、无界性若原问题有无界解,则对偶问题无可行解。若原问题有无界解,则对偶问题无可行解。若对偶问题有无界解,则原问题无可行解。若对偶问题有无界解,则原问题无可行解。证明:注:逆定理不成立。注:逆定理不成立。即即“如果原问题无可行解,那么对偶问题有无界解如果原问题无可行解,那么对偶问题有无界解”不成立。不成立。此时,对偶问题可能有无界解,也可能无可行解。此时,对偶问题可能有无界解,也可能
14、无可行解。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4、强对偶性(对偶定理)若原问题有最优解,则对偶问题一定有最优解,且 zmax=wmin.证:设设X*是原问题的是原问题的最优解,则所有检验数都非正。最优解,则所有检验数都非正。即即 =C-CB B-1 A 0 CB B-1 A C令令 CBB-1=Y*T,有,有 Y*T A C,转置得转置得A TY*CT -又因为又因为 S=-CBB-1=-Y*T 0,所以,所以Y*=-(S)T 0-由由知知Y*是对偶问题的可行解,是对偶问题的可行解,而而 CX*=CB b,其满足其满足:C
15、X*=CB(B-1 b)=CB B-1b=Y*T b=b TY*由最优性由最优性(性质性质2),Y*是对偶问题的是对偶问题的最优解。最优解。注意:若原问题有最优解,则在最终单纯形表中,原问题的最优解注意:若原问题有最优解,则在最终单纯形表中,原问题的最优解是第三列,而对偶问题的最优解是松弛变量检验数的相反数。是第三列,而对偶问题的最优解是松弛变量检验数的相反数。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 1 0 0 1/4 0 0 0 -2 1/2 1 0 1 1/2 -1/8 0 4 4 22 X1 0 X5 3 X2 x1
16、x2 x3 x4 x5 CB XB b 2 3 0 0 0 Cj 0 0 -3/2 -1/8 0篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5、互补松弛性证明:证明:松条件松条件-变量变量0 0,约束为等式;,约束为等式;紧条件紧条件-变量变量=0=0,约束不等式。,约束不等式。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统将该性质应用于其对偶问题时,则有:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例 考
17、虑下面问题篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统解:则篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6、P和D之间存在一对互补的基解(1 1)原问题的变量对应于对偶问题的剩余变)原问题的变量对应于对偶问题的剩余变量,原松弛变量对应对偶变量;量,原松弛变量对应对偶变量;(2 2)互相对应的变量在一个问题中是基变量,)互相对应的变量在一个问题中是基变量,在另一个问题中是非基变量;在另一个问题中是非基变量;(3 3)互补的基解对应的目标函数值相等。)互补的基解对应的目标
18、函数值相等。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统原问题原问题对偶问题对偶问题原变量x1,x2对偶剩余变量y4,y5原松弛变量x3,x4,x5对偶变量y1,y2,y3篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例 对比两个互为对偶问题间的互补基解。序序号号原问题原问题P目标目标函数函数值值对偶问题对偶问题Dx1x2x3x4x5基可基可行解行解?y1y2y3y4y5基可基可行解行解?1 14 43 3-2-20 00 017170 01/21/23/53/50 0
19、0 02 23 33 30 04 40 01515*1 10 01/51/50 00 0(15(15)3 34 42 20 00 05 514143/23/2-1/4-1/40 00 00 04 44 40 04 40 015158 80 01/21/20 00 0-3-35 56 60 00 0-8-8151512121 10 00 00 0-1-16 60 03 36 616160 09 90 00 03/53/5-2-20 07 70 06 60 01616-15-1518183/23/20 00 01 10 08 80 00 01212161615150 00 00 00 0-2-2-
- 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:
- 运筹学 胡运权 第五 课件 第二 ppt
限制150内