线性规划对偶理论与方法.pptx
《线性规划对偶理论与方法.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《线性规划对偶理论与方法.pptx(45页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、会计学1线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法22023/4/17 6:48一、对偶问题的提出一、对偶问题的提出第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法什么是对偶?对同一事物(或问题),从不同的角度(或立场)提出相对的两种不同的表述。有诗为证:窗含西岭千秋雪,门泊东吴万里船。有志者,事竟成,破釜沉舟,百二秦关终属楚;苦心人,天不负,卧薪尝胆,三千越甲可吞吴。第1页/共45页32023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法一、对偶问题的提出一、对偶问题的提出对例对例1 1从对偶的角度进行表述。从对偶的角度进行表述。假设该工厂的决策者
2、决定不生产产品甲、乙,而将其所有资源出租或外售。这时工厂的决策者就要考虑给每种资源如何定价的问题。设用y1,y2,y3分别表示出让单位原材料和出租生产设备A,B生产台时的租金的收益。在做决策时,做如下比较:若生产一件产品甲,可获利3元,那么生产每件产品甲的设备台时和原材料出租或出让的所有收入应不低于生产一件产品甲的利润,这就有 y1+4y23.第2页/共45页42023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法一、对偶问题的提出一、对偶问题的提出对例1从对偶的角度进行表述。同理将生产每件产品乙的设备台时和原材料出租或出让的所有收入应不低于生产一件产品乙的利润
3、,这就有:2y1+4y33 把工厂所有设备台时和资源都出租或出让,其收入为:w=8y1+16y2+12y3第3页/共45页52023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法一、对偶问题的提出一、对偶问题的提出例1的对偶数学模型为:min w=8y1+16y2+12y3 y1+4y2 3 2y1 +4y34 yi0,i=1,2,3第4页/共45页62023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法一、对偶问题的提出一、对偶问题的提出从数学逻辑上提出对偶问题由前可知检验数的表达式是:由前可知检验数的表达式是:CNCBB-1N
4、与与CBB-1即:包含所有变量在内的检验数为:即:包含所有变量在内的检验数为:CCBB-1A 将将 Y=CBB-1两边右乘两边右乘b,得到,得到:Yb=CBB-1b=z z 因因Y的上界为无限大,所以只存在最小值。的上界为无限大,所以只存在最小值。令:令:Y=CBB-1,称,称Y为单纯形乘子,由最优解的判为单纯形乘子,由最优解的判定条件可得:定条件可得:Y0即:即:CCBB-1A=CYA0 YAC第5页/共45页72023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法一、对偶问题的提出一、对偶问题的提出从数学逻辑上提出对偶问题 从这里可以得到另一个线性规划问题从
5、这里可以得到另一个线性规划问题:min w=YbYAC Y0 称为原线性规划问题称为原线性规划问题max z=CXAXb,X0的对偶规划问题的对偶规划问题。第6页/共45页82023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题标准型对偶关系对偶对偶第7页/共45页92023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题规范形式原问题与对偶问题变换规则规范形式原问题与对偶问题变换规则规范形式原问题与对偶问题变换规则规范形式原问题与对偶问题变换规则 观察分析上述规范形式下线性规
6、划的原问题及其对偶问题观察分析上述规范形式下线性规划的原问题及其对偶问题的模型形式,可发现,按如下规则,可从线性规划原问题得到的模型形式,可发现,按如下规则,可从线性规划原问题得到其对偶问题:其对偶问题:(3 3)对偶问题约束为)对偶问题约束为型,有型,有?行;行;(1 1)目标函数由)目标函数由maxmax型变为型变为minmin型;型;(2 2)对应原问题,每个约束行有一个对偶变量)对应原问题,每个约束行有一个对偶变量 ;(4 4)原问题的价值系数)原问题的价值系数C C 变换为对偶问题的右端项;变换为对偶问题的右端项;(5 5)原问题的右端项)原问题的右端项b b 变换为对偶问题的价值系
7、数;变换为对偶问题的价值系数;(6 6)原问题的系数矩阵)原问题的系数矩阵A A转置后成为对偶问题的系数矩阵。转置后成为对偶问题的系数矩阵。根据上述变换规则,可直接写出规范形式下线性规划问题对偶问题。根据上述变换规则,可直接写出规范形式下线性规划问题对偶问题。第8页/共45页102023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题标准型原问题与对偶问题的关系第9页/共45页112023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题标准型原问题与对偶问题的关系例例2 2 根据
8、下表写出原问题与对偶问题的表达式根据下表写出原问题与对偶问题的表达式 x y x1x2by1128y24016y30412c34第10页/共45页122023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题标准型原问题与对偶问题的关系 原问题(LP)对偶问题(DP)对偶对偶第11页/共45页132023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题练习题练习练习1 1、写出下列线性规划问题的对偶问题、写出下列线性规划问题的对偶问题第12页/共45页142023/4/17 6:4
9、8第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题非标准型对偶关系原问题的约束条件中含有等式约束条件时,按以下步骤处理:原问题的约束条件中含有等式约束条件时,按以下步骤处理:设等式约束条件的线性规划问题为:设等式约束条件的线性规划问题为:第一步:先将等式约束条件分解为两个不等式约束条件第一步:先将等式约束条件分解为两个不等式约束条件第13页/共45页152023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题非标准型对偶关系第二步:按对称形式变换关系可写出它的对偶问题第二步:按对称形式变换关系可写出
10、它的对偶问题 设设y yi i,y yi i是对应上式的对偶变量,是对应上式的对偶变量,i=1,2,i=1,2,,m m第14页/共45页162023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题非标准型对偶关系将上述规划问题的各式整理后得到:将上述规划问题的各式整理后得到:第15页/共45页172023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题线性规划的原问题与对偶问题的关系可表示为:第16页/共45页182023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法
11、线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题例题写出下列线性规划问题的对偶问题写出下列线性规划问题的对偶问题第17页/共45页192023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法二、写对偶问题二、写对偶问题练习题1第18页/共45页202023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法练习题2=y10,y20,y3无约束二、写对偶问题二、写对偶问题第19页/共45页212023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法三、对偶问题的性质三、对偶问题的性质线性规划对偶问题的基本性质
12、 下面下面介绍介绍对偶基本性质时,一般假定是如下规范对偶关系。对偶基本性质时,一般假定是如下规范对偶关系。设原问题是(记为设原问题是(记为LPLP):):对偶问题是(记为对偶问题是(记为DPDP):):这这里里A A是是m mn n矩矩阵阵X X是是n n11列列向向量量,Y Y是是11m m行行向向量量。假假设设X Xs s与与Y Ys s分别是分别是(LPLP)与与(DPDP)的松驰变量。的松驰变量。第20页/共45页222023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法三、对偶问题的性质三、对偶问题的性质【性质1】对称性 对偶问题的对偶是原问题。【证证
13、】设原问题是设原问题是它与下列线性规划问题是等价的:它与下列线性规划问题是等价的:再写出它的对偶问题:再写出它的对偶问题:它与下列线性规划问题是等价的它与下列线性规划问题是等价的即是原问题。即是原问题。可知,它的对偶问题是可知,它的对偶问题是第21页/共45页232023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法三、对偶问题的性质三、对偶问题的性质【性质2】弱对偶性 设X、Y分别为LP(max)与DP(min)的可行解,则 【证证】因为因为X X、Y Y是可行解,故有是可行解,故有AXAXb b,X X00及及Y YA AC C,Y Y0,0,将不等式将不等
14、式 AXAXb b两边左乘两边左乘Y Y,得,得Y Y0 0AXAXY Y0 0b b再将不等式再将不等式Y YA AC C两边右乘两边右乘X X,得,得C XC XYAXYAX故故 C XYAXYb 这这一一性性质质说说明明了了两两个个线线性性规规划划互互为为对对偶偶时时,求求最最大大值值的的线线性性规规划划的的任任意意目目标标值值都都不不会会大大于于求求最最小小值值的的线线性性规规划划的的任任一一目目标标值值,不不能能理理解解为为原原问问题题的的目目标标值值不不超超过过对对偶偶问题的目标值问题的目标值。第22页/共45页242023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线
15、性规划对偶理论与方法三、对偶问题的性质三、对偶问题的性质【性质3】无界性 若原问题(对偶问题)有无界解,则其对偶问题(原问题)无可行解。证:假定原问题有无界解,对偶问题有可行解证:假定原问题有无界解,对偶问题有可行解 YY,Yb Yb。原问题有无界解,即存在。原问题有无界解,即存在C X C X,根据,根据若对偶性有,若对偶性有,Yb C X Yb C X ,显然矛盾,故命题,显然矛盾,故命题成立。成立。可可理理解解为为:在在互互为为对对偶偶的的两两个个问问题题中中,若若一一个个问问题题可可行行且且具具有有无界解,则另一个问题无可行解。无界解,则另一个问题无可行解。注意注意:(1 1)这个定理
16、的逆定理不成立,即若一个问题无可行这个定理的逆定理不成立,即若一个问题无可行解,另一问题不一定有无界解,也可能无可行解;解,另一问题不一定有无界解,也可能无可行解;(2 2)若原问题可行且另一个问题不可行,则原问题具有)若原问题可行且另一个问题不可行,则原问题具有无界解。无界解。第23页/共45页252023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法三、对偶问题的性质三、对偶问题的性质【性质4】最优性定理 设X、Y分别是(LP)与(DP)的可行解,则当C X=Yb 时,X、Y是(LP)与(DP)的最优解。【证证】若若C C X X0 0=Y Y0 0b b
17、,由由性性质质2 2,对对偶偶问问题题的的所所有有可可行行解解YY都都存存在在 Y Ybb CXCX。因因为为C C X X0 0=Y Y0 0b b ,所所以以Y Y b b Y Y0 0b b ,可可见见Y Y0 0是是使使目目标标函函数数取取值值最最小小的的可行解,因而可行解,因而Y Y0 0是最优解。同理可证,是最优解。同理可证,X X0 0是最优解。是最优解。第24页/共45页262023/4/17 6:48第四讲第四讲 线性规划对偶理论与方法线性规划对偶理论与方法三、对偶问题的性质三、对偶问题的性质【性质5】弱对偶性若互为对偶的两个问题其中一个有最优解,则另一个也有最优解,且最优值
- 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:
- 线性规划 对偶 理论 方法
限制150内