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运筹学 Tutorial:线性规划为什么要检查可行域顶点?

用原创双产品模型列约束、寻找顶点并比较目标值,避免只解两条直线交点就宣布最优。

从资源语句写约束

令x、y是两种可连续分割产品的产量,目标最大化3x+2y,约束x+y≤4、2x+y≤6、x≥0、y≥0。系数是虚构教学单位,默认线性、确定且可分割。

把每条约束的左边解释成资源消耗,右边解释成可用量。先测试原点是否可行,再标出每条边界的保留方向,避免把≤画成≥。

列出全部可行顶点

可行域顶点是(0,0)、(3,0)、(2,2)、(0,4)。两条资源边界交点由相减得x=2,再得y=2;轴上顶点也要逐条满足全部约束。

目标值分别0、9、10、8,因此本例最优解为(2,2),目标10。线性目标在这个非空有界多面体上可在顶点取到最优值,但最优解不一定唯一。

检查模型是否与题意一致

若产品必须整件,需加入整数约束;连续模型的最优解可能需要进一步处理,不能总是四舍五入。若可行域无界,也不能从图向外延伸就直接说目标无界,要看目标方向。

自练:把目标改为x+y,最优值4在连接(0,4)与(2,2)的整段边界取得。解释为什么多个最优解不意味着计算错误,并区分“顶点最优存在”和“只有顶点最优”。

参考资料

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