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最优化方法大作业答案

武工院你们懂的1.用薄钢板制造一体积5m 3,长度不小于4m ,无上盖的货箱,要求钢板耗量最小。

确定货箱的长x 1、宽x 2和高x 3。

试列出问题的数学模型。

解:min 32312122x x x x x x z ++= s.t5321=x x x41≥x 0,,321≥x x x2.将下面的线性规划问题表示为标准型并用单纯形法求解max f=x 1+2x 2+x 3s .t .2x 1+x 2-x 3≤2 -2x 1+x 2-5x 3≥-6 4x 1+x 2+x 3≤6 x i ≥0 i=1,2,3 解:先化标准形:Min 321x x x z -+=224321=+-+x x x x6525321=++-x x x x646321=+++x x x x列成表格:0000121610011460105122001112-----可见此表已具备1°,2°,3°三个特点,可采用单纯形法。

首先从底行中选元素-1,由2/2,6/2,6/4最小者决定选第一行第一列的元素2,标以记号,迭代一次得0000121210231040116201002121211--------再从底行中选元素-2/3,和第二列正元素1/2,迭代一次得1002123230210231040116201002121211-------再从底行中选元素-3,和第二列正元素2,迭代一次得4002303410120280114042001112---再迭代一次得102302106221023101021300042121013-- 选取最优解:01=x 42=x 23=x3. 试用DFP 变尺度法求解下列无约束优化问题。

min f (X )=4(x 1-5)2+(x 2-6)2取初始点X=(8,9)T ,梯度精度ε=0.01。

解:取I H =0,初始点()TX 9,8=2221)6()5(4)(-+-=x x x f⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=∇122408)(21x x x f ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∇624)()0(x f T x f d )6,24()()0()0(--=-∇=)0(0)0()1(d x x α+=T)69,248(00αα--=])669()5248(4min[)(min 2020)0(0)0(--+--⨯=+αααd x f)6()63(2)24()2458(8)(00)0(0)0(=-⨯-+-⨯--=+ααααd d x df13077.0130170≈=α⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21538.886153.462413077.098)1(x⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=∇43077.410784.1)()1(x f进行第二次迭代:⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=78463.013848.31)0()1(xx δ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=∇-∇=56924.110783.25)()(1)0()1(x f x f γ101011011101γγγγγδδδH H H H H T T T T -+=03172.8011=γδT 86614.6321101==γγγγH T ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=61561.046249.246249.285005.911Tδδ⎥⎦⎤⎢⎣⎡==46249.240022.3940022.3940363.630110110T T H H γγγγ所以:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=0038.103149.003149.012695.01H⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=∇-=43076.410784.10038.103149.003149.012695.0)()1(1)1(x f H d⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=48248.428018.0令 )1(1)1()2(d x x α+=利用0)()1()1(=+ααd d x df ,求得49423.01=α,所以⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=21538.213848.021538.886152.449423.0)1()1()2(d x x⎪⎪⎭⎫⎝⎛=65 因0)()2(=∇x f ,于是停,)2(x 即为最优解。

4.某厂生产甲乙两种口味的饮料,条件如下:因条件所限,甲饮料产量不能超过8百箱。

问如何安排生产计划,即两种饮料各生产多少使获利最大。

(要求:1.建立数学模型,并求解。

2.用mat lab 编写程序) 解:模型假设:设生产甲饮料错误!未找到引用源。

百箱,生产乙饮料2x 百箱,获利最大为z. 符号说明:错误!未找到引用源。

错误!未找到引用源。

为生产甲饮料的百箱数2x 错误!未找到引用源。

为生产乙饮料的百箱数z 为生产甲饮料x 百箱和生产乙饮料y 百箱数获利最大值.建立模型:目标函数:21910max x x z +=错误!未找到引用源。

原料供应:错误!未找到引用源。

工人加工:错误!未找到引用源。

产量限制:错误!未找到引用源。

非负约束:错误!未找到引用源。

02,1≥x x得出模型为:错误!未找到引用源。

21910max x x z +=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤+≤+0,815020106056,2112121x x x x x x x t s 先化标准形:min 21910x x Z +=6056321=++x x x1502010421=++x x x851=+x x列成表格000091081000115001020106000156--可见此表已具备1°,2°,3°三个特点,可采用单纯形法。

首先从底行中选元素-9,由最小者150/20决定选第二行第二列的元素20,标以记号,迭代一次得000091081001150202145021207--- 2135020900211810001150202145021207--再从底行中选元素-11/2,和第1列正元素7,迭代一次得21350209002117111141720073002829711074501417201----7720035871107111141720073002829711074501417201--- 选取最优解:7451=x 7302=x编写M 文件,代码如下:>> f=[-10,-9]';a=[6,5;10,20;1,0;-1,0;0,-1];b=[60,150,8,0,0]';x=linprog(f,a,b)运行结果:Optimization terminated.x =6.42864.2857>> ans=f'*xans =-102.8571结果分析:甲饮料生产642箱,乙饮料生产428箱时,获利最大为102.8万元。

5.某家具厂要安排一周的生产计划,产品是桌子和椅子。

制作一张桌子需4m2木板及时性20小时的工时,制作一只椅子需6m2木板及18小时的工时,每周能拥有的木板是600m2,可利用的工时是400小时;每张桌子的利润是50元,每只椅子的利润是60元。

按合同每周至少要交付8张桌子和5只椅子,并假定所有的产品都能够销售出去。

问:该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时,能获得最大利润?(要求:1.建立数学模型,并求解。

2.用mat lab 编写程序) 解:设x 1为每周生产桌子数,x 2为每周生产椅子数,则:S max =50 x 1+60 x 2约束条件:4 x 1 +6 x 2≤600(材料)20 x 1+18 x 2≤400(工时)x 1≥8,x 2≥5先化标准形:min 216050x x z +=60064321=++x x x4001820421=++x x x851-=+-x x562-=+-x x列成表格:0000060505100010801000140000101820600000164------可见此表已具备1°,2°,3°三个特点,可采用单纯形法。

首先从底行中选元素-50,由最小者400/20决定选第二行第一列的元素20,标以记号,迭代一次得:1000005.20150512000102400010180200002191026000015120----再从底行中选元素-15,和第2列元素18,迭代一次得:12000350320000150182010002400201018016002000020732004051500---得:120003503200003251910181000340910181010801000148803831100---选取最优解:81=X3402=X4883=X3254=X编写M文件,代码如下:>> f=[-50,-60]';a=[4,6;20,18;-1,0;0,-1];b=[600,400,-8,-5]';x=linprog(f,a,b)运行结果:Optimization terminated.x =8.000013.3333>> ans=f'*xans =-1.2000e+003结果分析:当生产8张桌子,13张椅子时,可获最大利润为1200元.。

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