理论教育 运筹学中cj值灵敏度分析结果

运筹学中cj值灵敏度分析结果

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:对cj值的灵敏度分析,就是在aij和bi不变的前提下,并在保证不改变原来最优解基变量及其取值的情况下,求出cj值的允许变动范围,即求出cj变动的上下限。根据以上定义,cj值灵敏度分析的基础是:所谓不改变原来最优解的基变量及其取值,就是保持最优解不变,而保持最优解不变反应到最优单纯形表中,就是非基变量不能成为换入变量。因为尽管cj发生了变动,但作为非基变量xj的取值为0,所以目标函数中cjxj项的取值仍然为0。

运筹学中cj值灵敏度分析结果

对cj值的灵敏度分析,就是在aij和bi不变的前提下,并在保证不改变原来最优解基变量及其取值的情况下,求出cj值的允许变动范围,即求出cj变动的上下限。

根据以上定义,cj值灵敏度分析的基础是:

(1)所谓不改变原来最优解的基变量及其取值,就是保持最优解不变,而保持最优解不变反应到最优单纯形表中,就是非基变量不能成为换入变量。

(2)若要保证非基变量不能成为换入变量,还要知道cj对应的变量xj是非基变量还是基变量。

基于以上的基础描述,若要分析cj值的允许变动范围,就要把cj对应的变量xj分为非基变量和基变量两种情况。

1.xj是非基变量

若cj对应的变量xj为非基变量,即cj不在单纯形表的CB列,所以cj值的变化不会影响各个变量的机会费用,也不会影响其他变量的检验数,但会影响本变量xj对应的检验数cj-zj。由前面的基础描述已经知道,为了保持最优解不变,就要保证非基变量xj不能成为换入变量,所以cj值无论如何变化,其对应非基变量xj的检验数要时刻满足最优检验。设cj的变化量为Δcj,则cj值的允许变动范围分别为:

(1)当目标函数是max型时,要保证(cj+Δcj)-zj≤0,即变化量Δcj的取值范围为:-∞<Δcj ≤-(cj-z j),则cj值的允许变动区间是(-∞,cj+Δcj],即(-∞,z j]。

(2)当目标函数是min型时,要保证(cj+Δcj)-z j ≥0,即变化量Δcj的取值范围就是:-(cj-zj)≤Δcj <+∞,则cj值的允许变动区间是[cj+Δcj,+∞),即[zj,+∞)。

例如,在例4.1中,c4对应的变量x4为非基变量,因为模型(4.1)是max型,所以c4的变化量Δc4的取值范围为-∞<Δc4≤-(c4-z4),即-∞<Δc4≤23/4,则c4值的允许变动区间是(-∞,23/4]。也就是说,当c4在(-∞,23/4]内取任意值,线性规划模型(4.1)的最优解不会改变。

同样,针对例3.1中模型(3.2)的最优单纯形表3.3来说,c1对应的变量y1为非基变量,因为模型(3.2)是min型,所以c1的变化量Δc1的取值范围是-(c1-z1)≤Δc1<+∞,即-2≤Δc1<+∞,则 c1 值的允许变动区间是[4-2,+∞)。也就是说,当c1在[2,+∞)内取任意值,线性规划模型(3.2)的最优解不会改变。

特别提示

当cj对应的变量xj为非基变量时,若cj在允许范围内变动,最优解不会改变。另外,目标函数值也不会改变。因为尽管cj发生了变动,但作为非基变量xj的取值为0,所以目标函数中cjxj项的取值仍然为0。

2.xj是基变量

若cj对应的变量xj为基变量,即cj在单纯形表的CB列中,那么cj值的变化就会影响各个变量的机会费用。同时由单纯形法知道,基变量的检验数恒为0,所以cj值的变化只会影响非基变量的检验数。由前面的基础描述可以知道,为了保持最优解不变,就要保证所有的非基变量不能成为换入变量,所以无论cj值如何变化,所有非基变量的检验数都要时刻满足最优检验,这样才不会改变原来最优解的基变量及其取值,即保持最优解不变。

由第2.1.5节线性规划问题的典式可知,机会费用zj的公式为

为了便于讨论,这里将上述公式整理为

因为cj对应的变量xj为基变量,所以不妨设xj是第i个基变量,即在单纯形表CB列中,第i行的ci′就是cj。设cj的变化量为Δcj,则cj变化以后非基变量的新机会费用为

为了保证cj变化以后,所有非基变量不能成为换入变量,所以cj值的允许变动范围分别为:

(1)当目标函数是max型时,必须保证所有非基变量的检验数cj-zjN≤0,即有

整理为

(www.daowen.com)

因此针对所有的非基变量有:

时有:,其中且针对所有非基变量;

时有:,其中且针对所有非基变量。即变化量Δcj的取值范围为

那么cj值的允许变动区间为

(2)当目标函数是min型时,必须保证所有非基变量的检验数cj-zjN≥0,即有

整理为

因此针对所有的非基变量有:

时有:,其中且针对所有非基变量;

时有:,其中且针对所有非基变量。即变化量Δcj的取值范围为

那么cj值的允许变动区间为

如在例4.1中,c3对应的变量x3为基变量,因为模型(4.1)是max型,所以c3的变化量Δc3的取值范围是

即-7≤Δc3≤1,那么c3值的允许变动区间就是[24-7,24+1]。也就是说,当c3在[17,25]内取任意值,线性规划模型(4.1)的最优解不会改变。

同样,针对例3.1中模型(3.2)的最优单纯形表3.3来说,c2对应的变量y2为基变量,所以c2的变化量Δc2的取值范围是

即-6≤Δc2≤6,则c2值的允许变动区间就是[12-6,12+6]。也就是说,当c2在[6,18]内取任意值,线性规划模型(3.2)的最优解不会改变。

特别提示

当cj对应的变量xj为基变量时,如果cj在允许的范围内变动,最优解不会改变,但是目标函数值有可能会发生改变。因为尽管基变量xj没有改变,但cj发生了变动,所以目标函数cjxj项的取值也发生了变动,从而造成目标函数值变动。

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