增大的可能,因此,要使目标值继续增大,就需要将非基变量和基变量进行对换。
为使目标值尽快达到最优,一般选择正系数大的非基变量作为换入变量,x2为换入变量。由于基变量个数是固定的,所以,在确定了换入变量同时,还需要确定一个基变量作为换出变量,要从基变量
x3,x4,x5中选择一个, x2的值将从零增加到一个正值, 但x2的增加量
必须受约束条件的限制,必须要保证原基变量满足非负条件,即(x1仍是非基变量,为0)
x3?8?2x2?0x4?16?0x5?12?4x2?0?812? 所以,x2只能取:x2?min??,,???3 4??2当x2的值由零增大到3时,基变量x5取值最先变为零,而x3,x4仍保持非负,这就确定用x2换x5,x5作为换出变量,换出为非基变量,所以,新的基变量为x3,x4,x2,非基变量为x1,x5。
再求以x3,x4,x2为基变量的基可行解,同样,将基变量用非基变量表示,
1?x?2?x1?x5?32? 令非基变量x1?x5?0,可得到一个基可行?x4?16?4x1?1?x2?3?x5?4解:X
?1???0,3,2,16,0?,将上式代入目标函数,得,
T21
z?9?2x1?34x5,相应的目标值为Z=9。
对z?9?2x1?34x5进行分析,非基变量x1的系数还是正的,说
明目标函数值还能增大,由于只有一个非基变量x1系数为正,因此,确定x1为换入变量,换出变量按照下列方法确定:(令x5=0)
?x3?2?x1?0?216???x4?16?4x1?0 所以,x1?min??,,???2
?14??x?3?0?2对应的x3为换出变量,新的基变量为新的基变量为x1,x4,x2,非基变量为x3,x5。
再求以x1,x4,x2为基变量的基可行解,同样,将基变量用非基变量表示,
?x?2??1???x2?3???x4?8???x3?14x512x5令非基变量x3?x5?0,可得到一个基可行
4x3?2x5解:X?2???2,3,0,8,0?,将上式代入目标函数,得,
Tz?13?x3?
34x5,相应的目标值为Z=13。
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还需要继续迭代,最后,得到基可行解为:X?3?T???4,2,0,0,4,
目标函数式子:z?14?1.5x3?0.125x4,目标值为Z=14。
再分析上面式子,非基变量的系数全为负数,目标函数值不可能再增大。X?3???4,2,0,0,4?为最优解,目标最优值为14。也就是工厂安
T排产品Ⅰ生产4件,产品Ⅱ生产2件,最大可获得利润14元。
1. 初始基可行解的确定
单纯形法是从初始基可行解开始迭代的,要确定初始基可行解,首先需要找出一个初始可行基。
设有以下线性规划问题(化为标准型后),
maxz?c1x1?c2x2???cnxn?x1?a1,m?1xm?1?a1,m?2xm?2???a1nxn?b1??x2?a2,m?1xm?1?a2,m?2xm?2???a2nxn?b2????????xm?am,m?1xm?1?am,m?2xm?2???amnxn?bm??x1,x2,?,xn?0?
在这个线性规划的系数矩阵(系数列向量)中,可以看出,它有m个线性独立的单位列向量,构成一个单位矩阵,那么,这个单位矩阵就可作为一个初始可行基。
对于一般的线性规划问题化为标准型后,能否找到一个单位阵作为初始可行基,有以下几种情况:
〔1〕 如果线性规划所有的约束条件是“?”形式的不等式,当在每个不等式左边加上一个非负的松弛变量化为标准型后,由这些松弛变量系数列向量构成的矩阵就是一个单位阵,可作为初始可行基。
max?c1x1?c2x2???cnxn?a11x1?a12x2???a1nxn?b1?ax?a22x2???a2nxn?b2?211????????ax?ax???ax?bm22mnnm?m11??x1,x2,?,xn?0
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max?c1x1?c2x2???cnxn?a11x1?a12x2???a1nxn?xn?1?b1?a21x1?a22x2???a2nxn?xn?2?b2?标准型后: ????????ax?ax???ax?xn?m?bmm11m22mnn???x1,x2,?,xn?m?0
〔2〕 如果线性规划的约束条件是“?”和“=”形式,在化为标准
型后,一般不存在单位阵,需要添加人工变量,构造一个单位阵作为初始可行基,这部分在后面再讲。
需要注意的是,在线性规划的系数矩阵中,不能任意选择一个基作为初始可行基,因为任选一个基求出的基变量值有可能是负数。所以,一定要以单位阵作为初始可行基。
有了初始可行基后,就可以求出初始基可行解。 将上式移项后(用非基变量表示基变量),得,
x1?b1?a1,m?1xm?1?a1,m?2xm?2???a1nxnx2?b2?a2,m?1xm?1?a2,m?2xm?2???a2nxn?????xm?bm?am,m?1xm?1?am,m?2xm?2???amnxn
令xm?1?xm?2???xn?0,得初始基可行解,
??X??b1,b2,?,bm,0,?,0? ???????n?mT
2. 最优性检验与解的判别
在每一步迭代后,都应检验一下基可行解是否为最优解,从而决定迭代过程是否停止还是继续进行,这就是所谓最优性检验。
在每一步迭代后,迭代结果可能有几种情况,是唯一最优解,无穷多最优解,还是无界解或无可行解,需要建立相应的解的判别准则。 〔1〕最优性检验数
在确定了初始可行基后,基变量用非基变量表示的一般形式为,
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