三、单纯形法的解题步骤
第一步:作单纯形表.
)(1)把原线性规划问题化为标准形式;
)(2)找出初始可行基,通常取约束方程组系数矩阵中的单位矩阵;
)(3)目标函数非基化;
)(4)作初始单纯形表.
第二步:最优解的判定.
(1) 若所有检验数都是非正数,即,则此时线性规划问题已取
得最优解.
(2) 若存在某个检验数是正数,即,而所对应的列向量无正分量,则线性规划
问题无最优解.
如果以上两条都不满足,则进行下一步.
第三步:换基迭代.
(1)找到最大正检验数,设为,并确定所在列的非基变量为进基变量.
(2)对最大正检验数所在列实施最小比值法,确定出主元,并把主元加上小括号.
主元是最大正检验数所在列,用常数项与进基变量所对应的列向
量中正分量的比值最小者;
(3)换基:用进基变量替换出基变量,从而得到新的基变量.也就是主元所在列的非基变量进基,所在行的基变量出基;
(4)利用矩阵的行初等变换,将主元变为1,其所在列其他元素都变为零,从此得到新的单纯形表;
(5)回到第二步,继续判定最优解是否存在,然后进行新一轮换基迭代,直到问题得到解决为止.
例3 求.
解(1)化标准型:令,引进松弛变量,其标准型为求
(2)作单纯形表:在约束方程组系数矩阵中的系数构成单位矩阵,故取为基变量,目标函数已非基化了,作初始单纯形表并“换基迭代”(见表6.8).
表 6.8
x1 x2x3x4x5常数
x 3 x 4 x 51 0 1 0 0
1 2 0 1 0
0 (1)0 0 1
5
10
4
S′ 1 3 0 0 0 0
x 3 x 4 x2
1 0 1 0 0
(1)0 0 1 -2
0 1 0 0 1
5
2
4
S′ 1 0 0 0 -3 -12
x 3 x 1 x 20 0 1 -1 2
1 0 0 1 -2
0 1 0 0 1
3
2
4
S′0 0 0 -1 -1 -14
(3)最终结果:此时检验数均为非正数,线性规划问题取得最优解,最优解为
目标函数取得最优值.
原线性规划问题的最优解为:.目标函数的最优值为14,即.
例4 用单纯形方法解线性规划问题.
求.
解此数学模型已是标准型了,其中约束方程含有一个二阶单位矩阵(1、2行,3、4列构成),取为基变量,而目标函数没有非基化.从约束方程找出
,,
代入目标函数
,
经整理后,目标函数非基化了.
作单纯形表,并进行换基迭代(见表6.9).
最大检验数,由最小比值法知:为主元,对主元所在列施以行初等变换,基变量出基,非基变量进基.
表 6.9
目前最大检验数 ,其所在列没有正分量,所以该线性规划问题没有最优
解.
例5用单纯形方法解线性规划问题. 求
解 此数学模型已是标准型了,其中约束方程含有一个二阶单位矩阵,取
为基变
量,而目标函数没有非基化.从约束方程找出
,
,
代入目标函数,经整理得
,
目标函数已非基化.
作单纯形表,并进行换基迭代(见表 6.10). ,由最小比值
最大检验数 法知: 为主元,对主元所在列施量
出基,非基变量以行初等变换,基变化为1,然后x 2进基,先将主元 再将主元所在列的其
他元素化为零.
表 6.10
x 1 x 2 x 3 x 4
常数
x 3 x 4
1 -1 1 0 -3 (1) 0 1
2 4 S
2 3 0 0 0 x 3 x 2
-2 0 1 1 -3 1 0 1 6 4 S
11 0 0 -3
12
至此,检验数均为非正数,故得基础可行解
.
原问题的最优解为:
.
最优值为6,即
.
如果我们再迭代一次,将基变量
出基,非基变量
进基(见表6.11).
表 6.11
x 1 x 2 x 3 x 4 常数 x 3 x 4
-2 (2) 1 0 3 1 0 1 4 6 S
-2 2 0 0
10
x 2 x 4 -1 1 0 4 0 -
1 2 4 S ’
0 0 -1 0
6
x 1 x 2 x 3 x 4 常数 x 2 x 4 -1 1
(4) 0
1
2 4 S ’ 0 0 -1 0 6 x 2 x 1 0 1
1 0
3 1 S ’
0 0 -1 0
6
可得到另一个基础可行解
,
原问题的最优解为:,最优值仍为6,说明该线性规划问题有无穷多最优解,其最优解均为6.
如何知道线性规划问题有无穷多最优解呢?
这主要反映在单纯形表中.如果非基变量所对应的检验数为0,我们可对此列继续进行换基迭代,就可以得到另一个基础可行解.以此作下去,可得到许多基础可行解,即相对应的最优解有无穷多个.。