运筹学讲义

《管理运筹学》1、运筹学的工作步骤(1)提出和形成问题．(2)建立模型．(3)求解．(4)解的检验．(5)解的控制．(6)解的实施.2、运筹学模型三种基本形式：(1)形象模型(2)模拟模型(3)符号或数学模型构模的五种方法和思路： (1)直接分析法 (如线性规划)(2)类比法（手机的普及与电视机的普及）(3)数据分析法（如汽车销售量预测模型）(4)试验分析法（销售量与价格之间的关系模型）(5)想定(构想)法（销售与心理）3、如何将线性规划问题的一般形式化为标准形式：1.如果问题是求目标函数的最小值，求min f＝∑Cjxj则可先将目标函数乘（-1），化为求极大值问题，即求 max Z=－f=－∑Cjxj2.如果有某个bk≤0，则可将该等式两边均乘以(－1)，使右端常数项bk=－bk≥03.如果第k个约束条件是∑akjxj≤bk,引入松弛变量sk≥0 , 将它写成∑akjxj+sk＝bk如果第l个约束条件是∑aljxj≥bl则引入剩余变量(也可称为松弛变量)sl≥0，将它写成∑aljxj—sl=bl 且使松弛变量和剩余变量在目标函数中的系数为零。

4.如果对某个变量xj没有非负限制(这种变量称为自由变量或无约束变量)，则引进两个非负变量xj′，xj″，令xj＝xj′－xj″代人目标函数和约束条件中，可将它化为对全部变量都有非负限制的问题。

4、①目标函数为变量的线性函数，约束条件也为变量的线性等式或不等式的模型称之为线性规划。

②如果目标函数是变量的非线性函数，或约束条件中含有变量非线性的等式或不等式的数学模型则称之为非线性规划。

③满足所有约束条件的解称为该线性规划的可行解。

④把使得目标函数值最大(即利润最大)的可行解称为该线性规划的最优解,此目标函数值称为最优目标函数值，简称最优值5、图解法的启示1．最优解：如果某一个线性规划问题有最优解，则一定有一个可行域的顶点对应一个最优解。

（一般为封闭可行域凸集）2．无穷多个最优解：若将上例中的目标函数变为求maxZ=50x1+50x2则代表目标函数的直线平移到最优位置后将和直线x1+x2=300重合。

此时不仅顶点B，C都代表了最优解，而且线段BC上的所有点都代表了最优解，这样最优解就有无穷多个了。

最优值 50x1+50x2=15000。

（一般为封闭可行域凸集）3．无界解：即无最优解的情况。

4．无可行解：若在例l的数学模型中再增加4x1+3x2≥1200，显然可见新的线性规划的可行域为空域，也即不存在满足所有约束条件的x1和x2的解，当然更不存在最优解了。

出现这种情况是由于约束条件自相矛盾导致的建模错误。

（无可行域）6、图解法得到的启示①求解线性规划问题时，解的情况有；唯一最优解、无穷多最优解、无界解、无可行解。

②若线性规划问题的可行域存在，则可行域是一个凸集。

凸集：如果集合C中任意两个点X1，X2，其连线上的所有点也都是集合X中的点，称C为凸集。

凸集数学解析式可表为：对任何X1∈C，X2∈C，有a X1+(1-a) X2∈C(0≤a ≤ 1)，则称C为凸集③若线性规划问题的最优解存在，则最优解或最优解之一(如果有无穷多的话)一定是可行域的凸集的某个顶点。

④解题思路：先找出凸集的任一顶点，计算在顶点处的目标函数值。

比较周围相邻顶点的目标函数值是否比这个值大，如果为否，则该顶点就是最优解的点或最优解的点之一，否则转到比这个点的目标函数值更大的另一顶点，重复上述过程，一直到找出使目标函数值达到最大的顶点为止。

7、对偶价格总结：在约束条件右边常量增加一个单位而使最优目标函数值得到改进的数量称之为这个约束条件的对偶价格。

当约束条件右边常数增加一个单位时：1)如果对偶价格大于零，则其最优目标函数值得到改进，即求最大值时，变得更大；求最小值时，变得更小。

2)如果对偶价格小于零，则其最优目标函数值变坏了求最大值时变小了；求最小值时变大了。

3)如果对偶价格等于零，则其最优目标函数值不变。

8、几个基本概念：①基：已知A是约束条件的m×n系数矩阵，其秩为m。

若B是A中m×m阶非奇异子矩阵(即可逆矩阵，|B|≠0)，则称B是线性规划问题中的一个基。

②基向量：基B中的一列即称为一个基向量。

③非基向量：在A中除了基B之外的一列则称之为基B的非基向量。

④基变量：与基向量Pi相应的变量xi叫基变量。

⑤非基变量：与非基向量Pj相应的变量xj叫非基变量⑥把满足非负条件的一个基本解叫做基本可行解，并把这样的基叫做可行基。

⑦在第一次找可行基时，所找到的基或为单位矩阵或为由单位矩阵的各列向量所组成，称之为初始可行基其相应的基本可行解叫初始基本可行解。

9、线性规划的最优解里有人工变量大于零，则此线性规划无可行解。

无界解是指在约束条件下目标函数值可以任意的大。

在单纯形表中识别线性规划问题是否无界的方法：在某次迭代的单纯形表中，ⅰ如果存在着一个大于零的检验数σj，并且该列的系数向量的每个元素aij(i=1，2，…，m)都小于或等于零，则此线性规划问题是无界的。

ⅱ在一个已得到最优解的单纯形表中，如果存在一个非基变量的检验数σS为零，则此线性规划问题有无穷多最优解。

在单纯形法计算过程中，入基变量所对应列向量与常数项相除有时存在两个以上相同的最小比值,这样在下一次迭代中就有了一个或几个基变量的值等于零，这称之为退化。

10、勃兰特法则(1)在所有检验数大于零的非基变量中，选一个下标最小的作为入基变量。

(2)在存在两个和两个以上最小比值时，选一个下标最小的基变量为出基变量。

11、原问题与对偶问题把求目标函数最大值的线性规划问题看成原问题，则求目标函数最小值的线性规划问题看成对偶问题。

1．求目标函数最大值的线性规划问题中有n个变量m个约束条件，它的约束条件都是小于等于不等式。

而其对偶则是求目标函数为最小值的线性规划问题，有m个变量n个约束条件，其约束条件都为大于等于不等式。

2．原问题的目标函数中的变量系数为对偶问题中的约束条件的右边常数项，并且原问题的目标函数中的第i个变量的系数就等于对偶问题中的第i个约束条件的右边常数项。

3．原问题的约束条件的右边常数项为对偶问题的目标函数中的变量的系数。

并且原问题的第i个约束条件的右边常数项就等于对偶问题的目标函数中的第i个变量的系数。

4．对偶问题的约束条件的系数矩阵且是原问题约束条件的系数矩阵的转置AT &原问题与对偶问题对于两个有对偶关系的线性规划的问题我们只要求得了其中一个最优解，就可以从这个问题的对偶价格而求得其对偶问题的最优解，知道了其中一个最优值也就找到了其对偶问题的最优值，因为这两个最优值相等。

12、对偶单纯形法单纯形法是在保持原问题的所有约束条件的常数大于等于零的情况下，通过迭代，使得所有的检验数都小于等于零，最后求得最优解；对偶单纯形法则是在保持原问题的所有检验数都小于等于零的情况下，通过迭代，使得所有约束条件的常数都大于等于零，最后求得最优解。

13、对偶单纯形法的迭代步骤①找一个基B，使检验系数σj≤0做初始单纯形表。

②若 B-1b≥0，则B-1b就是最优解。

否则进行第三步。

③确定出基变量，在常数列中找到一个最小的负常量，则这个负常量所在行的基变量为出基变量。

14、线性规划问题中某一个约束条件的影子价格表示为，当该约束条件的右端常数增加一个单位时(假设原问题的最优基解不变)，原问题目标函数最优值增加的数量。

这是因为互为对偶的线性规划问题的最优值相等。

15、灵敏度分析方法：将变化以后的bi 直接代入原来的最终单纯表看是否满足最优基的要求（可行性、正则性）若满足最优基的要求，则最优基不变；最优解变为B-1b*，若不满足最优基的要求，接原来的最终单纯表进行对偶单纯表换基迭代。

求新解。

总结方法：将变化以后的bi 直接代入原来的最终单纯表看是否满足最优基的要求（可行性、正则性）若满足最优基的要求，则最优基不变；最优解变为B-1b*，若不满足最优基的要求，接原来的最终单纯表进行对偶单纯表换基迭代。

求新解。

16、运输问题：需求假设: 每一个出发地都有一个固定的供应量，所有的供应量都必须配送到目的地。

与之相类似，每一个目的地都有一个固定的需求量，整个需求量都必须由出发地满足，即总供应量＝总需求量可行解特性:当且仅当供应量的总和等于需求量的总和时，运输问题才有可行解成本假设:从任何一个出发地到任何一个目的地的货物配送成本和所配送的数量成线性比例关系，因此这个成本就等于配送的单位成本乘以所配送的数量整数解性质:只要它的供应量和需求量都是整数，任何有可行解的运输问题必然有所有决策变量都是整数的最优解。

因此，没有必要加上所有变量都是整数的约束条件17、整数规划：一个数学规划问题，如果对它的某些决策变量或全部决策变量要求取整数，该问题就称为整数规划问题。

若问题的目标函数和约束条件都具有线性特性时，这类问题就称为整数线性规划。

性质：任何求最大目标函数值的纯整数规划或混合整数规划的最大目标函数值小于或等于相应的线性规划的最大目标函数值；任何求最小目标函数值的纯整数规划或混合整数规划的最小目标函数值大于或等于相应的线性规划的最小目标函数值。

18、0－1整数规划的隐枚举法步骤：⑴找出任意一可行解，目标函数值为Z0⑵ 原问题求最大值时，则增加一个约束 ......（*）⑶列出所有可能解，对每个可能解先检验式（*），若满足再检验其它约束，若不满足式（*），则认为不可行，若所有约束都满足，则认为此解是可行解，求出目标值； 11220n n c x c x c x Z +++≥⑷目标函数值最大（最小）的解就是最优解。

19、动态规划是运筹学的一个分支，是求解多阶段决策过程最优化问题的数学方法。

20、动态决策问题的特点：系统所处的状态和时刻是进行决策的重要因素即在系统发展的不同时刻（或阶段）根据系统所处的状态，不断地做出决策；找到不同时刻的最优决策以及整个过程的最优策略。

在多阶段决策过程中，动态规划方法是既把当前一段和未来一段分开，又把当前效益和未来效益结合起来考虑的一种最优化方法。

因此，每段决策的选取是从全局来考虑的，与该段的最优选择答案一般是不同的.21、存贮论的基本概念:1.需求：为了满足生产的需要，需不断地将库存输出给需用单位，需求就是库存的输出。

2．补充订货和提前订货时间(1)补充订货：库存由于需求而不断减少，必须及时进行补充订货。

补充订货相当于库存的输入。

(2)提前订货时间：从开始订货到货物入库为止所需要的办理订货手续、准备货物、运输货物以及到货验收的时间，称为提前订货时间。

3．费用分析存贮系统必须按最经济的原则运行。

存贮系统的费用分析要考虑到订货费、存贮费、缺货损失费等费用。

(1)订货费：订货费是指补充库存，办理一次订货发生的有关费用，包括订货过程中发生的订购手续费、联络通讯费、人工核对费、差旅费、货物检查费、入库验收费等。