线性规划问题有各种不同的形式。对目标函数,有的要求实现最大化,有的要求最小化;约束条件可以是“≥”形式的不等式,也可以是“≤”形式的不等式,也可以是等式;决策变量通常是非负约束,但也允许在(-∞,∞)范围内取值,即无约束。在用单纯形法求解线性规划问题时,为了讨论问题方便,需将线性规划模型变换为统一的标准形式。线性规划问题的标准型为:
1)目标函数求最大值(也可以求最小值)。
2)约束条件均为等式方程。
3)变量xj为非负。
4)常数bi都大于或等于零。
数学模型可表示为:
max(min)Z=c1x1+c2x2+…+cnxn
或写成下列形式:
用向量和矩阵表示该线性规划问题,可以使数学模型更简洁,即:
maxZ=CX
式中
A——约束方程的m×n维系数矩阵,一般m≤n,且A的秩为m,记为r(A)=m;
b——资源向量;
C——价值向量;
X——决策变量向量。(www.daowen.com)
实际问题提出的线性规划问题的数学模型都应变换为标准型后求解。以下讨论如何变换为标准型的问题。
1)若要求目标函数实现最小化,即minZ=CX。这时只需将目标函数最小化变换为目标函数最大化,即令Z′=-Z,于是得到maxZ′=-CX。
2)若约束方程为不等式。这里有两种情况:一种是约束方程为“≤”不等式,则可在不等式的左端加入非负松弛变量,把原不等式变为等式;另一种是约束方程为“≥”不等式,则可在不等式的左端减去一个非负剩余变量(也称松弛变量),把原不等式变为等式。
3)若变量不满足xj≥0。这里也有两种情况:一种是,可令,用代替xj;另一种是xj无约束,可令,用代替xj,其中,。
4)若bi≤0。这时只需将约束方程两边同时乘以-1。
下面举例说明。
【例1.6】 将下述线性规划问题变换为标准型。
minZ=-x1+2x2-3x3
解
1)用x4-x5替换x3,其中x4,x5≥0。
2)在第一个约束不等式“≤”号的左端加入松弛变量x6。
3)在第二个约束不等式“≥”号的左端减去剩余变量x7。
4)令Z′=-Z,把求minZ改为求maxZ′。得到该问题的标准型为:maxZ′=x1-2x2+3(x4-x5)+0x6+0x7
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