最优化 5 灵敏度分析
1 0 2 1 -3+5 0 1 0 0 1 0 0
x* 0, 0, 4, 6 fmin 4
T
问题:c2在什么范围变化时,最优解不变?
二、改变右端向量b 设b→b’,设改变前的最优基为B。
1. B1b' 0 此 时 , 原 来 的 最 优 基 仍 为 最 优 基 , 但 基 变 量 的 取 值 、 目 标 函 数 最 优 值 将 发 生 变 化 。 设 b' b b, 则 x B b' B b b B b B b
最优表为: x1 x2 1 x4 5 -3 x2 1 0 0 x3 1 2 -3 x4 0 4 1 14 0 -8
x1 x3 1 x4 3 0
x2 1 -2 3
x3 1 0 0
x4 0 1 0
4 6 4
x* 0, 4, 0,14 fmax 8
T
x1 x3 1 x4 3 0
x2 1 -2 3
x3 1 0 0
x4 0 1 0 4 3 1 2 -3
x4 0 4 1 14 0 -8
1 2 ' 若 P 1 P 1 , 则 3 1 1 02 cBB P c 2 0 1 150 2 11
' r
2. c2由-2变为3, 此时Δ c2 =3-(-2)=5
x1 x2 x4 1 5 -3 x1 x2 x4 x3 x4 x2 1 0 0 x2 x3 1 2 -3 x3 x4 0 1 0 x4 4 14 -8+20 4 6 4 4 14 -8
m in x 1 2x 2 x 3
1 1 5 0 -3+5 0 1 1 3 -2 0 -2
2. 若原最优解不满足新增加约束
设原问题最优基为B,则有
in cx m 1 1 st . . x B N x B b B N m 1 m 1 P x P B B N x N x n 1 b m 1 x, xn1 0
xB I xN B-1N xn+1 0 B-1b 1 bm+1
1 ' 1
所以,最优基、最优解保持不变。
x* 0, 4, 0,14 fmax 8
T
x1 x2 1 x4 5 -3
x2 1 0 0
x3 1 2 -3
x4 0 4 1 14 0 -8
1 2 若 P 1 P 1 , 则 3 1 1 02 1 2 0 cBB P 1 c 13 0 2 1 1 1 02 2 1 y 1 B P 1 2 1 1 3
x1 x1 1 x5 0 x2 0 0 x1 1 x3 0 x2 0 0
x2 0 0 1 0 0 0 1 0
x3
x4
x5
0 1/4 0 4 -4 -2 -2 1/2 1 4 1/2 -1/8 0 -3/2 -1/8 0 -20 0 1/4 0 4 1 -1/4 -1/2 2 3 0 0 1/4 -1/2 -3/4 0 -17
x* 0, 0, 4, 6 fmin 12
T
问题:c3在什么范围变化时,最优解不变?
一般情况:
令 c cr cr 则 cBB P r c 1 cBB P cr r cr r c r
' r
' r 1
' r
若要保持最优性不变
则 0 r cr 0cr r
x3 0 -2 1/2 -3/2
x3 1 x4 4 x5 0 2 x4 x5 1/4 1/2 -1/8 -1/8
0 4 4 1 2 0 0 -14
x* 4, 2 fmax 14
T
若该厂又从别处抽出4台时用于生产产品1和2, 求这时该厂生产产品1和2的最优方案。
1 0 0 4 4 0 1 8 1 B b 2 1 0 2 1 0 2 1 0 8 2 4 0 4 8 4 B1b' B1b B1 b 4 2 2 4 0 20 f cBB1bcBB1 b 14 2 0 3 8 2
B1b 0 可 行 性
cBB1Ac 0 最 优 性 ( 对 偶 可 行 )
一、价值系数向量c的变化
L
in cx m .. A x b st x 0
设(L)的最优解为xB=B-1b, xN=0, fmin=cBB-1b
1、非基变量xk的系数ck改变为 c’k
1
x1 x2 -2 x4 -3 3
x2 1 0 0
x3 1 2 -3
x4 0 4 1 14 0 -8
无界!
一般的,当非基列Pj→Pj’, 若zj’-cj≤0,则原最优解也是新问题的最优解。 若zj’-cj >0,则把yj→yj’, zj-cj → zj’-cj 迭代。
2. 基列Pj→Pj’ 重新计算
在原单纯形表中将zk-ck换成zk’-ck’, 然后在 原表中用单纯性法求新问题的解。
2、基变量xr的系数cr改变为c’r=cr+Δcr
1 z'j c'j c'B B1P c ' c c B P j j B B j c' j 1 ' cBB1P c c B P c c j j B j j j
例 : m in x 1 2x 2 x 3 s.t x 1 x 2 x 3 4 3x 1 2x 2 6 xj 0 j 1,2,3
引入松弛变量x4,得它的最优单纯形表为
x1 x2 x4 1 5 -3 x2 1 0 0 x3 1 2 -3 x4 0 1 0 4 14 -8
1. x2 x4
c3由1变为-3时 x1 x2 x3 1 5 -3 1 0 0 1 2 -3
x4 0 1 0
m in x 1 2x 2 x 3
4 14 -8
由于z3’-c3’=cBB-1P3- c3’ =z3-c3+(c3- c3’)=-3+(1+3)=1 x1 x2 x4 x3 x4 1 5 -3 1 3 -4 x2 1 0 0 1 -2 -1 x3 1 2 1 1 0 0 x4 0 1 0 0 1 0 4 14 -8 4 6 -12
-1b c B B 0
L'
P
m 1 B
P
m 1 N
0
cBB-1N-cN
1 B 0 B 0 1 B' m1 , B' m1 1 1 1 P B P B B 1 1 b B b B 0 xB 1 x B' b' m1 1 b m 1 1 1 n1 m 1 P B B b P B B m1 b ' f ' cB B'1 b' cB 0 B'1 b' cBB1b
m in 2x x2 1 3 s.t x 1 2x 2 x 3 4x 1 4x2 8 x5 12 x4 16
xj 0 j 1,2,3,4,5
x1
x2 2 0 4 3
x3 1 0 0 0
x4 0 1 0 0
x5 0 0 1 0 8 16 12 0
最优表为: x1 x2 x1 1 x5 0 x2 0 0 0 0 1 0
x* 0, 4, 0,14 fmax 8
T
引入松弛变量x4,得最优表 x1 x2 x3 x4 x2 1 1 1 0 4 x4 5 0 2 1 14 -3 0 -3 0 -8 增加新约束: x 2 1 x 2 2x 3
例:某工厂在计划期内要安排生产两种产品,已知生产 单位产品所需的设备台时及A、B两种原材料的消耗为: 产品1 产品2 8台时 1 2 设备 16kg 0 原材料A 4 12kg 4 原材料B 0 该工厂每生产一件产品1可获利2元,每生产一件产品2 可获利3元,问应如何安排计划,使该工厂获利最多?
m ax 2x x2 1 3 s.t x 1 2x 2 8 4x 1 16 4x2 12 xj 0 j 1,2
zj cj cB yj cj c'j 若 j r,有 z'j c'j zj cj 0 cr 0 yj zj cj cr yrj ;
' ' ' zr cr zr cr 0 cr 0 yr cr cr
0 cr cr 0 目 标 函 数 值 cB cB B1b cBB1b cBB1b cBB1b cr b r cr变为cr’ 后,只要把原单纯形表中xr所在的行乘以(cr’-cr)加到 判别数行,并使xr对应的判别数为0,既可用单纯形法继续做下去。
xB I
xN B-1N
m 1 m 1 1 P P N B B N
xn+1 0
B1b
m 1 1 b P m 1 B B b
0
0
1
0
cBB-1N-cN
cBB1b
in m st ..
x 1 2x 2 x 3 x 1 x 2 x 3 4 3x 1 2x 2 6 xi 0,i 1 ,2,3
考虑检验数:zj-cj=cBB-1Pj-cj
若 j k,有
j为非基变量下标
z'j c'j cBB1P j cj zj cj 0
' ' ' ' zk ck cBB1P c z c c c k k k k k k ' ' 若 zk ck 0 , 则 B 仍 为 最 优 基 ; ' ' 若 zk ck 0 , 改 变 后 xk为 进 基 变 量 。
四.增加新的约束