现在我们引进有关的代数知识来阐述顶点.
假设标准型线性规划(1-2)或(1-3)的m个等式约束方程:
是相互独立的.现在从n个变量x1,…,xn中选取m个变量xB1,…,xBm(变量x的下标B1,…,Bi,…,Bm为{1,…,n}中数字,B1,…,Bi,…,Bm为m个数字的某种排序),它们在(LP)(1-3)的系数矩阵A中相应的系数列向量,…,构成矩阵
我们称变量xB1,…,xBm为(LP)关于基B的基本变量,变量xj(j∈ID)为(LP)关于基B的非基本变量.
若对j∈ID,取xj=0,代入方程组AX=b,可得方程组
由于|B|≠0,此方程组能唯一地确定变量xB1,…,xBm的值.设方程组BXB=b的解为
为AX=b的一个解.我们称
为(LP)关于基B的一个基本解.如果基本解又满足非负条件,即有≥0(i=1,…,m),则称它为(LP)关于基B的一个基本可行解.
如果将上一节所述的独立变量与非独立变量,与本节引进的非基本变量与基本变量相对应,我们可以发现,(LP)的基本可行解就是(LP)可行域K的顶点.我们将前面对(LP)几何特征讨论分析所得结论归纳成下列基本定理.
定理1-1 (基本定理) 对于标准型线性规划(LP):
(1)若(LP)有可行解,则(LP)必有基本可行解;(www.daowen.com)
(2)若(LP)有最优解存在,则(LP)必有基本最优解(既是基本解又是最优解).
联系我们在分析标准型线性规划(LP)几何特征时对相邻顶点的解释,可知,若是两个基本可行解的非基本变量指标集仅有一个指标不同(即基本变量指标集仅有一个指标不同),那么,从几何意义上来说,这两个基本可行解就是相邻的顶点.
下面我们来讨论如何方便地求得(LP)的基本解和其目标函数值.
如果我们把(LP)的目标函数f也看成一个变量,并令w=-f,则f=c1x1+…+cnxn变换成
当(LP)的指标集IB(|B|≠0)和ID给定后,我们对(m+1)个方程
用消元法作等价变换,化成下列形式:
其中j∈ID(这里,yij,,rj,f0是上述方程组中系数的记号).此方程组的特点为:基本变量xBi仅在第i个方程出现且系数为1,而在其他m个方程中均不出现;w仅在最后一个方程出现且系数为1,而在其余方程均不出现.我们称该方程组(1-12)为(LP)关于基B的典型方程组,它对我们讨论问题会带来许多方便.因为方程组(1-12)即为下列形式:
一旦n-m个非基本变量xj(j∈ID)的值取定,则基本变量xB1,…,xBm的值也就取定,相应地,X=的目标函数值f(X)同时也被确定.所以方程组(1-13)和方程(1-14)就是用非基本变量xj(j∈ID)来表示基本变量xBi(i=1,…,m)和目标函数值f(X).
特别地,取xj=0(j∈ID),即得xBi=(i=1,…,m).换言之,我们由方程组(1-13)和方程(1-14),可得基本解X0=的目标函数值f(X0)=f0.
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