对标准型线性规划(LP)(1-2),我们引进人工变量构造辅助规划(LP1):
仍记XN=(x1,…,xn)T,XM=(xn+1,…,xn+m)T.
所谓两阶段法是把求解(LP)分成两个阶段:
第一阶段用单纯形法求解(LP1),根据求解结果来判别(LP)是否可行.若(LP)可行,则求得(LP)的一个初始基本可行解;
第二阶段从求得的初始基本可行解出发,用单纯形法求解(LP).
现在我们仍假设(LP)中bi≥0(i=1,…,m).因此,对于(LP1)取初始指标集则XN=0,XM=b就是(LP1)关于基B(为单位阵I)的一个基本可行解.又因为(LP1)的目标函数d中变量的系数均为非负,故(LP1)在可行域内一定有下界,也就是说(LP1)一定有最优值.设(LP1)的基本最优解为
它们是(LP1)的m个等式约束方程
的变形.在人工变量
就得到(LP)的m个等式约束方程:
其相应的变形为
现在ykj=0(j=1,…,n),故上述m个方程中第k个方程就成了一个恒等式0=0.它说明(LP)的m个方程
不是相互独立的,T(B*)中第k行所相应的方程是一个多余的方程.所以,我们可以把T(B*)的第k行元素和列元素从单纯形表中删去(对T(B*)中r行元素按公式(1-39)、(1-40)重新计算).
下面我们给出两阶段法的算法步骤:
①应用单纯形法求解(LP1)(取初始IB={n+1,…,n+m}),得基本最优解,,最优基B*,指标集IB*={,…,},单纯形表T(B*).
②=0?
若是,则转步骤③;
若否,则(LP)不可行,算法终止.
③在IB*中是否存在>n?
若是,则转步骤④.
若否,则转步骤⑤.
④T(B*)中是否存在ykt≠0(t≤n)?
若是,则以ykt为枢轴元素进行转轴,得新的T(B*),IB*,转步骤③.
若否,则从T(B*)中删去第k行和第列,从IB*中删去,转步骤③.
⑤在T(B*)中删除第n+1至第n+m列,用(LP)的目标函数系数c1,…,cn重新计算T(B*)中r行元素,以IB*为初始指标集,从T(B*)出发,用单纯形法求解(LP).
例1-16 用两阶段法求解例1-13.
解 第一阶段,引进人工变量x6和x7,得(LP1):
取初始IB={6,5,7},迭代过程如表1-26、表1-27、表1-28所示.
表1-26
表1-27
表1-28
可知,(LP1)的最优值为0,出现情况(2).得(LP)的一个初始基本可行解:
第二阶段,将表1-28中r行和人工变量x6及x7列删去,重新计算r行元素,得表1-29.
表1-29
由表1-29得(LP)的最优解和最优值分别为
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例1-17 求解(LP):
解 第一阶段,引进人工变量x6和x7,得(LP1)如下:
取初始IB={6,5,7},迭代过程如表1-30、表1-31、表1-32所示.
表1-30
表1-31
表1-32
在表1-32中,出现了情况(3),人工变量x6为基本变量,x6=0.我们取x6所在行的元素y11=-1为枢轴元素进行转轴,得表1-33.
表1-33
于是,成为情况(2),得(LP)的一个初始基本可行解:
第二阶段,将表1-33中r行和人工变量x6及x7列删除,重新计算r行,得表1-34,转轴得表1-35.
表1-34
表1-35
得(LP)最优解X*=(0,0,0,4,0)T,最优值f*=-12.
例1-18 求解(LP):
解 第一阶段,引进人工变量x5,x6和x7,得(LP1):
取初始IB={5,6,7},B=I=B-1,迭代过程如表1-36、表1-37、表1-38所示.
表1-36
表1-37
表1-38
在表1-38中d*=0,人工变量x6为基本变量,x*6=0,x6所在行元素y21=y22=y23=y24=0,出现情况(4),因此,应从表1-38中删除第二行和x6列,重新计算r行元素,得表1-39.
表1-39
于是,成为情况(2),得(LP)一个初始基本可行解
第二阶段:对表1-39,删除x5列和x7列及r行元素,重新计算r行元素,得表1-40,转轴后得表1-41.
表1-40
表1-41
得(LP)最优解和最优值分别为
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