理论教育 使用对偶单纯形法求解线性规划问题

使用对偶单纯形法求解线性规划问题

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:若线性规划出现第2)种情况,可用第1章介绍的单纯形法求解原问题。它是根据对偶原理和单纯形法的原理而设计的,因而称为对偶单纯形法。由对偶单纯形法的条件可知,并不是所有的线性规划都适合用这种方法求解。普通单纯形法的最小比值是,其目的是保证下一个原问题的基本解可行;对偶单纯形法的最小比值是,其目的是保证下一个对偶问题的基本解可行。因此要用对偶单纯形法求解该问题,见表2-5。

使用对偶单纯形法求解线性规划问题

由性质2.6和例2.5可知,单纯形表迭代过程中,在b列得到的是原问题的基可行解,在检验数行得到的是对偶问题的基本解,因此(LP)和(DP)在求解迭代过程中有下列三种情况:1)(LP)的资源限量b,≥0且全部检验数978-7-111-46552-2-Chapter02-69.jpg,则有(DP)的检验数λi≥0且ye≥0。这时(LP)与(DP)均达到最优解。

2)(LP)的资源限量bi≥0,某个检验数λj>0,则有(DP)的某个变量yj<0。这时(LP)可行,(DP)不可行。

3)(LP)中某个资源限量bi<0,全部检验数λj≤0,则有(DP)的检验数λi<0且全部yj≥0。这时(LP)不可行,(DP)可行。

线性规划出现第2)种情况,可用第1章介绍的单纯形法求解原问题。若线性规划出现第3)种情况,可保持对偶问题可行,即λj≤0,然后通过逐步迭代使原问题由不可行达到可行,这样就由情况3)变为情况1),也即得到了最优解。这种方法就是对偶单纯形法。

对偶单纯形法是求解线性规划的一种方法,而不是专门求解对偶问题的方法。它是根据对偶原理和单纯形法的原理而设计的,因而称为对偶单纯形法。

对偶单纯形法的条件是:

1)初始表中对偶问题可行,即极大化问题时λj≤0,极小化问题时λj≥0。

2)原问题不可行,即某个资源限量bi<0。

由对偶单纯形法的条件可知,并不是所有的线性规划都适合用这种方法求解。从运算次数和速度看,该方法最适合于下列线性规划:

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对偶单纯形法的计算步骤:

1)将线性规划的约束变换为等式,列出初始单纯形表。由于对偶问题可行,即λj≤0,当bi≥0时,已得到最优解;若某个bi<0,则进行迭代换基计算。

2)确定出基变量。按978-7-111-46552-2-Chapter02-71.jpg确定出基变量,即l行对应的变量xl出基。

若不遵循978-7-111-46552-2-Chapter02-72.jpg规则,任选一个小于零的b对应的变量出基,不影响计算结果,只是迭代次数可能不一样。

3)确定进基变量。若xl所在行的系数alj都非负,即全部alj≥0,说明原问题无可行解。若存在alj<0,则按:

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确定进基变量,选最小比值θK。列对应的变量XK。进基。(www.daowen.com)

式中λj为非基变量的检验数,alj为出基变量xl所在行的行系数。普通单纯形法的最小比值是978-7-111-46552-2-Chapter02-74.jpg,其目的是保证下一个原问题的基本解可行;对偶单纯形法的最小比值是978-7-111-46552-2-Chapter02-75.jpg,其目的是保证下一个对偶问题的基本解可行。

4)求新的基本解。以alk为主元素,按普通单纯形法在表中进行迭代运算,得到新的基本解,转到第1)步重复运算。

【例2.6】 求解线性规划

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解 将约束不等式变换为等式,两边同乘以-1得到:

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用单纯形法求解该问题时,由表2-5a中λj≥0可以看出该问题的对偶问题是可行的,由于bi<0,所以原问题不可行。因此要用对偶单纯形法求解该问题,见表2-5。

表2-5

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(续)

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【例2.7】 用单纯形法求解线性规划

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表2-6

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表2-6b中x4=-1,但第2行的系数全部大于等于零,原问题无可行解。

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