单纯形法人工变量法
二、两阶段单纯形法
（2）某个人工变量ys还是基变量。这时，显然有 表1-13中第s行等价于如下方程：
bs ys 0
表1-14中，
yi是人工变量 i 对应的检验数 dij是人工变量 i y , y
的系数
yi , j 都非正, 且由于- 显然，所有的检验数 是最优值，故必有 * 0 * (1)若 0 ，则可断言原问题（LP）1没有可行解
假设（LP）1有行解
*
X，则有
AX b, X 0
1．人工变量的引入 设原问题为
( LP)1 :
max Z CX s.t. AX b X 0
引入人工变量
y1 ,, ym
，构造新规划
( LP)II :
max W - y1 - y 2 - - y m s.t. IY+AX b Y 0, X 0
其中
，
Y ( y1 , y2 , ym )
0.25
-0.5 -0.375 -1.5
0
1 0 0
1
0 0 0
0.5
0 0.25 0
0
0 1 0
2
0 4 0
本节课结束! 谢谢!!
表1-15 cj 初 始 表 -1 0 0 0 0
y
0 1 0 0
x1
1 2 2 1
x2
（1） 3 3 1
x3
1 0 0 1
x4
0 -1 -1 0 1 6 6 1
3.12 4单纯形法(人工变量法)3.12
一个x12方x程12把中x第去2x二2个x方5x程3直接x加4
4 6
x1 , x一2个, 变x3量,(人x4工, 变x量5 ) 0
规范化
考虑一般问题：
bi > 0 ， i = 1 , … , m
Max Z = c1 x1 + c2 x2 + … + cn xn a11 x1 + a12 x2 + …+ a1n xn = b1 a21 x1 + a22 x2 + …+ a2n xn = b2 … am1 x1+ am2 x2+…+ amn xn = bm
jm 1 j j
i1 i
i
j m 1 ij j
m
n
m
c b (c c a )x
i1 n i i
jm 1
j
i 1 i ij
j
n
Z (c z )x
0
j 1
j
j
j
n
Z C jx
0
j 1
j
其 Z m c 中 b ,C j c z ,z m c a
一、单纯形法的基本原理
（一）基本变量： 如果变量xj在某一方程中系数为1，而在其它一切方
程中的系数为零，则称xj为该方程中的基本变量。否则 为非基本变量。 （二）基本解：
在典型方程中，设非基本变量为零，求解基本变量 得到的解，称为基本解 。 （三）基本可行解：
基本变量为非负的一组基本解称为基本可行解 。
（２）最优解判别 如果任何一个非基变量的值增加都不能
使目标函数值增加，即所有检验数非正，则 当前的基本可行解就是最优解，计算结束。
3线性规划人工变量法
0 x5
0 -1 0 -M 0 -1 0 -M 0 -1 0 -M
0 -M -M x6 x7 x8
0 0 -1 -M 1 0 -1 -2 1 -1 -1 0 1 0 0 0 0 1 0
θ
6/1 3/1
-3+M -2+M -1-2M 1 1 0 -3+M 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 -1 -1 -3-M 2 -3 -1
1
0 0 0 1 0 0 2 5/3 2/3 -25/3
0
0 0
8/3
—— —— 31/3 ——
j
x2 x5 x3 x2 x1 x3
x3
→
j
j
单纯形法的进一步讨论－两阶段法
用计算机处理数据时，只能用很大的数代替M,可能造成 计算机上的错误，故多采用两阶段法。 第一阶段： 在原线性规划问题中加入人工变量，构造如下模型：
cj CB 0 XB x4 b 12 3 x1 3 -1 x2 0 -1 x3 0 0 x4 1 0 x5 -2 -M x6 2 -M x7 -5 4
→
-1
-1 Z 3
x2
x3
1
1 -2
0
-2 1 1
1
0 0 0
0
1 0 0
0
0 0 1/3
-1
0 -1 -2/3
1
0 -M+1 2/3
-2
1 -M-1 -5/3
－
－
x1
4
-1
-1 Z
x2
x3
1
9 2
0
0 0
1
0 0
0
1 0
0
2/3 -1/3
运筹学5-单纯形法
保持可行性 保持可行性 保持可行性
保持可行性
X1
X2
X3
...
Xk
保持单调增 保持单调增 保持单调增
Z1
Z2
Z3
...
保持单调增
Zk
当Zk 中非基变量的系数的系数全为负值时，这时的基 本可行解Xk 即是线性规划问题的最优解，迭代结束。
(2) 线性规划的典则形式
标准型
Max Z CX AX b
s.t X 0
j 1
j 1
j 1
j 1
与X 0 相比，X 1 的非零分量减少1个，若对应的k-1个 列向量线性无关，则即为基可行解；否则继续上述步
骤，直至剩下的非零变量对应的列向量线性无关。
几点结论
❖ 若线性规划问题有可行解,则可行域是一个凸多边形或 凸多面体(凸集),且仅有有限个顶点(极点);
❖ 线性规划问题的每一个基可行解都对应于可行域上的 一个顶点(极点);
10
令 x1 0 x2 0
则 x3 15
X 0 0 15 24T
x4 24
为基本可行解，B34为可行基
B
0
X 24
3
108
A
0
X 34
0
15 24
0
0
X 23
12
45 0
1 基本解为边界约束方程的交点； 2 基对应于可行解可行域极点； 3 相邻基本解的脚标有一个相同。
1 0
1 0
B23 1 0 B24 1 1 B34 0 1
C42
2!
4! 4
2
!
43 21 21 21
6
由于所有|B|≠ 0， 所以有6个基阵和 6个基本解。
单纯形法人工变量法
给出第一阶段的数学模型为：
min = x6+x7
x1-2x2+x3+x4
=11
-4 x1+ x2+2x3 -x5 + x6 =3
-2x1 + x3
+ x7 =1
x1，…， x7 0
第一阶段的单纯形表如下：
cj
0
CB XB b
x1
0 x4 11 1 1 x6 3 -4 1 x7 1 -2
6
0 x4 10
3
1 x6 1
0
0 x3 1 -2
0
0 x4 12
3
0 x2 1
0
0 x3 1 -2
00
0
0
00
1
x2
x3
x4
x5
x6
-2
1
1
0
0
1
2
0 -1 1
0
[1] 0 0
0
-1 -3 0 1
0
-2
0
10
0
[1]
0
0 -1 1
0
1
00
0
-1
0
01
0
0
0
1 -2 2
1
0
0 -1 1
0
1
00000 Nhomakorabea01
1
1
x7
0
用两阶段法求下面线性规划问题旳解
Max Z=2x1+ x 2+ x 3 s.t. 4x1+2x2+ 2x 3≥4
2x1+4x2 ≤20 4x1+8x2+ 2x 3≤16
x1，x2，x 3≥0
单纯形法
四、单纯形法的实现——单纯形表
例1：煤电油例 Max Z=7 x1 +12x2 9 x1 +4x2≤360 化为标准型 s.t. 4x1 +5x2 ≤200 3 x1 +10x2 ≤300 x1 , x2≥0 s.t. Max Z=7 x1 +12x2 9 x1 +4x2 +x3 4x1 +5x2 3 x1 +10x2 x1 ,…,x5≥0 +x4 =360 = 200
•
“≥”型约束，减松弛变量；
练习1.3 请将例1.1的约束化为标准型
Maxz = 7 x1 + 12 x 2 ⎧9 x1 + 4 x 2 ≤ 360 ⎪4 x1 + 5 x 2 ≤ 200 s.t.⎨ 3x1 + 10 x 2 ≤ 300 ⎪x , x ≥ 0 ⎩ 1 2
则约束化为
= 360 ⎧9 x1 + 4 x 2 + x3 ⎪4 x + 5 x 2 + x4 = 200 s.t.⎨ 1 3 x1 + 10 x 2 + x5 = 300 ⎪x , x , x , x , x ≥ 0 ⎩ 1 2 3 4 5
例4 下面为某线性规划的约束
=1 ⎧ x1 + 2 x2 + x3 ⎪ + x4 = 3 ⎨2 x1 − x2 ⎪ x1 , , x4 ≥ 0 ⎩ 请例举出其基矩阵和相应的基向量、基变量。
解：
本例中， A = ⎡1 2 1 0⎤，A中的2阶可逆子阵有 ⎢ 2 − 1 0 1⎥ ⎦ ⎣
问题：本例的A中一共有几个基？—— 6个。
易见，增加的松弛变量的系数恰构成一个单位阵I。
一般地，记松弛变量的向量为 X s，则
运筹学02-单纯形法
反之，若经过迭代，不能把人工变量都变
为非基变量，则表明原LP问题无可行解。
19
第2章
单纯形法
2.3 人工变量法
2.3.1 大M法
在原问题的目标函数中添上全部人工变量，并令其系数 都为-M，
而M是一个充分大的正数。即
max z = c1x1 + c2x2 + c3x3 + … + cnxn – M( xn+1 + xn+2 +…+ xn+m )
思路：由一个基本可行解转化为另一个基本可行解。 等价改写为 目标方程 max z max z = 3x1+5x2 z -3x1 -5x2 = 0 z -3x1 -5x2 x1 +x3 x1 +x3 = 8 2x2 +x4 2x2 +x4 = 12 s.t. s.t. 3x1+4x2 +x5 3x1 + 4x2 +x5 = 36 x1 ， x2 ，x3，x4，x5 x1 ， x2 ，x3，x4，x5 ≥ 0
以主列中正值元素为分母，同行右端常数为分子，求比值；
6
第2章
单纯形法
2.1 单纯形法的基本思想
(Ⅰ)
用换基运算 将X0 转化为 另一个基本 可行解 X1。
z- 3x1 -5x2 = 0 0 换基运算—— x1 +x3 = 8 ① 方程组的初等变换 目的是把主列变为 22x2 +x4 = 12 ② 单位向量：主元变 3x1 + 4x2 +x5 = 36 ③ 为1，其余变为0。 X0 = ( 0, 0, 8, 12, 36 )T z0 = 0
⑴ 当前基：m阶排列阵
1-5 单纯形法的进一步讨论
B 1b B 1NX N
令非基变量XN=0，XB=B—1b，由 B是 可行基的假设，则得到
基本可行解
X=(B－1b，0)T
将目标函数写成
Z
(CB
,
CN
)
X X
B N
CB X B
CN X N
CB (B1b B1NX N ) CN X N
CBB1b (CN CBB1N )) X N
MaxZ=-3x1+x3 x1+ x2+ x3≤4
-2x1+ x2- x3≥1 3x2+x3=9
xi ≥0,j=1,2,3
求解辅助问题，得到辅助 问题的最优解
引进人工变量x6，x7，构造辅助 问题，辅助问题的目标函数为
所有人工变量之和的极小化
MaxW=-x6-x7
x1+ x2+ x3+x4
=4
-2x1+ x2-x3 -x5+x6 =1
z zσ
XB … 0T …
xj cj - zj
… RHS … z0
XB xB I …
Yj
…b
基变量在目标函数中的系数等于0， 基变量在约束条件中的系数是一个单位矩阵
单纯形表的结构
注意： Z行中有m 个0，它们与基变量相对应。一般情况下，这m 个0分散在Z行的各列中，并与基变量相对应。
其余m行中有一个m阶单位矩阵I，其各列与基变量相对应。 一般情况下，组成I的各列分散在表的各列中，它们与基变 量相对应。
X1 1
0
a1
0
a2 a6
X2 0
1
1
0
-2
第2章 线性规划与单纯形法(2)
max z = 20 x1 + 30 x2 3 x1 + 10 x2 ≤ 150, x1 ≤ 30, x1 + x2 ≥ 40, x1 , x2 ≥ 0.
管
max z = 20 x1 + 30 x2 − Mx6 3x1 + 10 x2 + x3 = 150, x1 + x4 = 30, x1 + x2 − x5 + x6 = 40, xi ≥ 0, i = 1, 2,..., 6
管
理
运
筹
学
4
要注意到人工变量是与松弛、剩余变量不同的。 松弛变量、剩余变量它们可以取零值，也可以取 正值，而人工变量只能取零值。一旦人工变量取 正值，那么有人工变量的约束方程和原始的约束 方程就不等价了，这样所求得的解就不是原线性 规划的解了。为了竭尽全力地要求人工变量为零， 我们规定人工变量在目标函数中的系数为－M， M 这里M为任意大的数。这样为了使目标函数实现 最大就必须把人工变量从基变量中换出。如果一 直到最后，人工变量仍不能从基变量中换出，也 就是说人工变量仍不为零，则该问题无可行解。 以下讨论如何解含有人工变量的线性规划问题
• 由于不存在单位矩阵,在第1,2个约束条件加上 一个人工变量x6,x7,并在目标函数中加上-Mx6Mx7得到的线性规划问题：
max f ' = −2 x1 − 3 x2 + 0 x3 + 0 x4 + 0 x5 − Mx6 − Mx7
x1 + x 2 − x 3 + x 6 = 3 5 0, x1 − x 4 + x 7 = 1 2 5, 2 x1 + x 2 + x 5 = 6 0 0, x1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 , x 7 ≥ 0 .
两阶段单纯形法例题详解
两阶段单纯形法引言在线性规划中，两阶段单纯形法是一种常用的求解方法。
它通过两个阶段的迭代，逐步优化目标函数值，从而找到最优解。
本文将详细介绍两阶段单纯形法的步骤和原理。
步骤两阶段单纯形法主要分为两个阶段：人工变量法和单纯形法。
人工变量法•将目标函数按照线性规划的标准形式化简。
•引入人工变量（artificial variables）来转换非标准化的约束条件为等式形式。
•新增的人工变量构成的目标函数为目标是最小化的。
•利用单纯形法求解这个新增的最小化目标函数，得到一个初始可行解。
•如果初始可行解的目标函数值为0，说明原问题有解；如果目标函数值不为0，则原问题无解。
单纯形法•判断初始基本可行解是否是最优解，如果不是，则进行下面的优化步骤。
•选择一个入基变量（entering variable），即将要进入基本解的变量。
•选择一个出基变量（leaving variable），即将要离开基本解的变量。
•使用基本变量和非基本变量之间的约束方程来计算新的基本解。
•迭代以上步骤，直到找到满足优化条件的最优解。
示例假设有一个线性规划问题如下：max Z = 5x1 + 3x2subject tox1 + 2x2 <= 62x1 + x2 >= 4x1, x2 >= 0首先，将目标函数和约束条件标准化，得到以下形式：max Z = 5x1 + 3x2subject to-x1 - 2x2 <= -62x1 + x2 >= 4x1, x2 >= 0然后，采用人工变量法引入人工变量（s1和s2），得到以下形式：max Z = 5x1 + 3x2subject to-x1 - 2x2 + s1 = -62x1 + x2 - s2 = 4x1, x2, s1, s2 >= 0接下来，我们利用单纯形法求解最小化目标函数s1 + s2的初始可行解。
根据单纯形表格的形式，我们可以得到初始表格如下：Cj | -1 | -1 | 0 | 0 |------- |----|----|----|----|Cb | 0 | 0 | 1 | 1 |------- |----|----|----|----|Var. |x1 |x2 |s1 |s2 |------- |----|----|----|----|-1 | -1 | -2 | 1 | 0 |------- |----|----|----|----|0 | 2 | 1 | 0 | -1 |按照单纯形法的步骤，我们选取入基变量s1和出基变量x2，进行迭代计算，得到新的表格：Cj | -1 | -4 | 1 | -3 |------- |----|----|----|----|Cb | 0 | 2 | -1 | 2 |------- |----|----|----|----|Var. |x1 |s2 |s1 |x2 |------- |----|----|----|----|-1 | -1 | 0 | 1 | 2 |------- |----|----|----|----|2 | 2 | 0 | 0 | -1 |继续迭代，直到得到满足优化条件的最优解。
运筹学第2章单纯形法
① ② ③
－２Ｘ４＋Ｘ５ ＝１２
得到新的基本可行解 X1 =(0,6,8,0,12)T
(1)、决定进基变量：1=--3, X1进基 (2)、决定离基变量：最小比值规则来确定主 元与离基变量.
则Xl为进基变量。 MIN(8/1,-,12/3)=12/3 此时可以确定X5为离基变量
Z
X(0) =(0, 0, 10, 15 )T
Z0 =0
Z-30X1-20X2 =0 选中X1从0↗，X2 =0 X3=10-(-X1 )0
X4=15-(-3X1 )0 求X1， X1→+ ,Z→+
2.2.3 单纯形法计算之例
2-3 人工变量法 (Artificial Variable)
+1/2X4
+X5 =42 =6
X3 +2/3X4 -1/3X5 =4
X2 +1/2X4
X1 -2/3X4+1/3X5=4 令X4 =X5 =0 X =(4, 6, 4, 0, 0)T Z =42
。此时4=1/2,
Z值不 再增大了,X值是最优基本解
5
=1,
* T * 即:X =(4,6) ,Z =42
检验数
当目标方程中基变量系数全为0时，非基 变量的系数可以作为检验当前的基本可 行解是否最优的标志，称之为检验数。
(2)、判定解是否最优 Z-3X1-5X2 =0 当X1从0↗或X2从0↗ Z从0↗ ∴ X0 不是最优解
(3)、由一个基可行解→另一个基可行解。 ∵ -5<-3 选X2从0↗，X1 =0 X3 =8 X4 =12-2X2 0 X2 12/2
N
沿边界找新 的基本可行解
结束
§4.3 人工变量法
1 1 − 1 0 0 1 0 AII = −1 1 0 − 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0
max z = − x1 + 2 x2
例1
用两阶段法解线性规划问题 用两阶段法解线性规划问题:
x1 + x 2 − x3 = 2 − x + x − x = 1 1 2 4 x2 + x5 = 3 x j ≥ 0, j = 1,...,5
LPⅠ min z ′ = x1 − 2 x2 Ⅰ
4 10 1
－4 1 2
3 －1 －2
0 1 0
1 0 0
0 0 1
−r3
−2r3
Q λ2 = M + 2 > 0
λ3 = 2 M − 1 > 0
定 x3 进基 x1 x2
5M
4 10 1 1 Q min , , = 1 2 1 1
定 x7 出基 x6
0
x3
0
x4
-M
x5
0
x7
1－2M
与大M法同样引入人工变量，分两阶段做： 与大 法同样引入人工变量，分两阶段做： 法同样引入人工变量 个人工变量， 第一阶段： 引入m个人工变量 第一阶段： 引入 个人工变量，建立辅助问题并求解 目标函数是： 目标函数是： min w = ∑ Ri 全体人工变量之和. i 约束条件是： 约束条件是： 加入人工变量后的约束方程.
使人工变量对应的系数列向量与其他变量的系数列向量 共同构成一个单位矩阵.作为初始基 作为初始基。 共同构成一个单位矩阵 作为初始基。 出基 为了求得原问题的初始基础可行解， 为了求得原问题的初始基础可行解， 通过迭代过程把人工变量从基变量中替换为非基变量. 必须尽快通过迭代过程把人工变量从基变量中替换为非基变量 为此，可以在目标函数中赋予人工变量一个任意大的正系数M. 为此，可以在目标函数中赋予人工变量一个任意大的正系数 任意大的正系数 写出LPⅡ 用表格单纯形法解， 人工变量换出基。 写出 Ⅱ，用表格单纯形法解，将人工变量换出基。 只要基变量中还存在人工变量，目标函数就不可能实现极小化. 人工变量， 原问题没有可行解。 若LPⅡ的最优解中仍有人工变量，则说明原问题没有可行解。 Ⅱ的最优解中仍有人工变量 则说明原问题没有可行解 原方程组 Ax=b 不成立 人工变量， 若LPⅡ的最优解中没有人工变量， Ⅱ的最优解中没有人工变量 LPⅠ Ⅰ 则去除人工变量即为原问题的基础可行解 继续求最优。 原问题的基础可行解。 则去除人工变量即为原问题的基础可行解。继续求最优。
第五章 单纯形法
3.人工变量法
用单纯形法求最小值问题，与求最大值问题 类似，其区别在于判别数为零或者正值，即
Cj-Zj≥0时得到最优解，在决定“换入”及“换 时得到最优解，在决定“换入” 时得到最优解 变量时， 出”变量时，取Cj-Zj为负且绝对值最大者为主 为负且绝对值最大者为主 元列，其余步骤同求最大值问题。 元列，其余步骤同求最大值问题。 这种求线性规划的方法，称为“人工变量法” 这种求线性规划的方法，称为“人工变量法”或 称为“ 称为“大M”法，这就是当一个 线性规划问题在 法 仍不能提供基本可行解时， 增加了松弛变量后 仍不能提供基本可行解时， 需要采用“人工变量” 需要采用“人工变量”来获得一个初始的基本可 行解。 行解。
将线性规划问题转化为标准型 编制初始单纯行表 判别基本可行解是否为最优 找出“换入” 换出”变量， 找出“换入”或“换出”变量，以便进行换基
对于求最大值问 题，全部判别数 为零与负数时， 为零与负数时， ≤0， 即Cj-Zj ≤0，得最 优解
先找出主元行与主元列：对于求极大值问题， 先找出主元行与主元列：对于求极大值问题，取Cj-Zj 为正数且最大者所在的列为主元列， 为正数且最大者所在的列为主元列，取bi/aij为正数且最 大者所在的行为主元行， 大者所在的行为主元行，主元行与主元列之交点元素称 为主元素，在右上方记“ ” 为主元素，在右上方记“*”主元素正上方对应的变量 换入”变量，主元素左边对应的基变量为“换出” 为“换入”变量，主元素左边对应的基变量为“换出” 变量。 变量。
第五章
单纯形法
5.1 线性规划求解的相关概念
一、相关定理 定理1 线性规划问题的可行解集S是凸集。 定理1 线性规划问题的可行解集S是凸集。 定理2 线性规划问题的基本可行解X 定理2 线性规划问题的基本可行解X对应于可 行域S的顶点。也就是说， 行域S的顶点。也就是说，可行域的顶点就 是线性规划问题的基本可行解。 是线性规划问题的基本可行解。 定理3 若线性规划问题有最优解， 定理3 若线性规划问题有最优解，它一定在 其可行域的顶点上达到。 其可行域的顶点上达到。
运筹学复习资料(1)
运筹学复习一、单纯形方法（表格、人工变量、基础知识）线性规划解的情况：唯一最优解、多重最优解、无界解、无解。
其中，可行域无界，并不意味着目标函数值无界。
无界可行域对应着解的情况有：唯一最优解、多重最优解、无界解。
有界可行域对应唯一最优解和多重最优解两种情况。
线性规划解得基本性质有：满足线性规划约束条件的可行解集（可行域）构成一个凸多边形；凸多边形的顶点（极点）与基本可行解一一对应（即一个基本可行解对应一个顶点）；线性规划问题若有最优解，则最优解一定在凸多边形的某个顶点上取得。
单纯形法解决线性规划问题时，在换基迭代过程中，进基的非基变量的选择要利用比值法，这个方法是保证进基后的单纯型依然在解上可行。
换基迭代要求除了进基的非基变量外，其余非基变量全为零。
检验最优性的一个方法是在目标函数中，用非基变量表示基变量。
要求检验数全部小于等于零。
“当x1由0变到45/2时，x3首先变为0，故x3为退出基变量。
”这句话是最小比值法的一种通俗的说法，但是很有意义。
这里，x1为进基变量，x3为出基变量。
将约束方程化为每个方程只含一个基变量，目标函数表示成非基变量的函数。
单纯型原理的矩阵描述。
在单纯型原理的表格解法中，有一个有趣的现象就是，单纯型表中的某一列的组成的列向量等于它所在的单纯型矩阵的最初的基矩阵的m*m矩阵与其最初的那一列向量的乘积。
最初基变量对应的基矩阵的逆矩阵。
这个样子：'1222 1 0 -32580 1 010 0 158P B P -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦５１＝５所有的检验数均小于或等于零，有最优解。
但是如果出现非基变量的检验数为0，则有无穷多的最优解，这时应该继续迭代。
解的结果应该是：X *= a X 1*+(1-a)X 2* （0<=a<=1）说明：最优解有时不唯一，但最优值唯一；在实际应用中，有多种方案可供选择；当问题有两个不同的最优解时，问题有无穷多个最优解。
106人工变量法
x3 x4 y1 y2
将第3行及第4行的－M倍加到检验数行，便得到初始单纯形表: 6＋M 4＋M
x3 x4 y1 y2
2 3 1 0 x1
3 2 0 1
100 120 14 22
换基迭代：得下一张单纯形表
信息系
原 问 x3 题 x4 中 的 x1 变 y2 量 0 4＋M
刘康泽 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0
刘康泽 0 0 3 3M 0 3 0 0 1 3M 0 3
x2 y
信息系
刘康泽
因为检验数都≤0，所以此表对应的基为最优基， 其中人工变量 y ＝ 3M ≠ 0 ， 人工变量 y 仍留在基中， 于是原线性规划问题无可行解。 一般地，设问题为：
min f cx Ax b (b …0) s.t. x …0 (1)
信息系
0 0
刘康泽 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
－4 －172
x3 x4 x1 x2
0 0 0
0 0 0 1
3 2 0 －1
72 54 14 22
这已经是原问题的最优表，
最优解为: x1 =14 , x2 =22。
最优值为: f = 172。
信息系
例： 用大M方法求解线性规划问题
刘康泽
【注1 】 问题（2）的约束中增加条件
c1x1 c2 x2
cn xn 0
其目的在于：在第一阶段的迭代中记录原问题目标函数的非 基变量表示，从而在第一阶段结束时直接得到原问题初始单纯形 表中的检验数。 【注2】 为得到第一阶段的初始单纯形表，往往先写出问题 （2）的原始数据表，然后将原始数据表中对应人工变量的行加到 首行（检验数行）即可。
第五章 单纯形法
x4 0 1 0
x5 0 0 1
基变量
b
300 400 250
基向量
非基向量
0
对应基本解：（0，0，300，400，250）
一、问题的提出
基 B1=(p1 ,p2 ,p3) B2=(p1,p2 ,p4 ) B3=(p1 ,p2 ,p5) B4=(p1 ,p3 ,p4) B5=(p1 ,p3 ,p5) B6=(p1 ,p4 ,p5) B7=(p2 ,p3,p4) B8=(p2 ,p3,p5) 基向量 基变量 非基 向量 p4 ,p5 p3 ,p5 p3 ,p4 p2 ,p5 p2 ,p4 p2 ,p3 p1 ,p5 p1 ,p4 非基 变量 x4 ,x5 x3 ,x5 x3 ,x4 x2 ,x5 x2 ,x4 x2 ,x3 x1 ,x5 x1 ,x4 基本解 (75,250,-25,0,0) (50,250,0,50,0) (100,200,0,0,50) 不存在 (200,0,100,0,50) (300,0,0,-200,-50) (0,250,50,150,0) (0,400,-100,0,150) 是 否 是 否 是否可行 否 是 是 p1 ,p2 ,p3 x1 ,x2 ,x3 p1 ,p2 ,p4 x1 ,x2 ,x4 p1 ,p2 ,p5 x1 ,x2 ,x5 p1 ,p3 ,p4 x1 ,x3 ,x4 p1 ,p3 ,p5 x1 ,x3 ,x5 p1 ,p4 ,p5 x1 ,x4 ,x5 p2 ,p3 ,p4 x2 ,x3 ,x4 p2 ,p3 ,p5 x2 ,x3 ,x5
一、问题的提出
既然如此，如果我们在技术矩阵中取出三列， 组成一个可逆阵，令其余两列对应的变量为 零，则一定可以得到一个解。
一、问题的提出
线性规划中的单纯形法求解问题
线性规划中的单纯形法求解问题线性规划是运筹学中的一个重要分支，它的应用范围非常广泛，包括经济、工程、网络、交通等领域。
在实际问题中，我们通常会需要求解一个线性规划问题，而单纯形法是解决线性规划问题的一种常用方法。
1. 线性规划线性规划是一类优化问题，通常在最小化或最大化某个线性函数的同时，满足一组线性约束条件。
一个线性规划问题可以表示为：$$\begin{array}{lll}\textrm{min/max} & c^Tx & \\ \textrm{s.t.} & Ax &\leq b \\ & x &\geq 0\end{array}$$其中，$c$ 是一个 $n$ 维列向量，$A$ 是一个 $m\times n$ 的矩阵，$b$ 是一个 $m$ 维列向量，$x$ 是一个 $n$ 维列向量，代表问题的决策变量。
我们称 $Ax\leq b$ 是问题的约束条件，称 $x\geq0$ 是问题的非负性条件。
线性规划问题的求解可以分为两种基本方法，分别为单纯形法和内点法。
其中，单纯形法是一种经典的方法，应用广泛，是大多数线性规划软件的基础算法之一。
2. 单纯形法基本思想单纯形法的基本思想是通过对问题中的决策变量进行调整，使得目标函数值不断减小（最小化问题）或增大（最大化问题），并且在满足约束条件的前提下，最终找到最优解。
单纯形法的具体步骤如下：步骤1：初始化。
我们从一组基本解开始，即 $m$ 个基本变量和 $n-m$ 个非基本变量构成的向量 $x$。
在最初的阶段，我们需要选择一组基变量，并计算出它们的取值。
这个基变量集合构成了问题的起始基。
步骤2：检查最优性。
首先，我们需要对当前解进行检验，判断它是否为最优解。
如果是最优解，则停止算法；否则，进行下一步。
步骤3：选择进入变量。
我们需要选择一个非基变量，使得将它加入到基变量集合后，目标函数值有最大的增长量。
如果这个增长量为负数，则问题无界。
线性规划(单纯形法)
不难看出x 可作为初始基变量，列单纯形表计算。 不难看出 4、x5可作为初始基变量，列单纯形表计算。
单纯形法的进一步讨论－ 单纯形法的进一步讨论－人工变量法
Page 17
故人为添加两个单位向量，得到人工变量单纯形法数学模型： 故人为添加两个单位向量，得到人工变量单纯形法数学模型： max Z = 3x1 − x2 − x3 + 0x4 + 0x5－Mx6 − Mx7
x1 − 2x2 + x3 + x4 = 11 − 4x + x + 2x − x + x = 10 1 2 3 5 6 − 2x1 + x3 + x7 = 1 x j ≥ 0, j = 1,2,L,7
确定换出变量。根据下式计算并选择θ 选最小的θ对应基 ② 确定换出变量。根据下式计算并选择 ，选最小的 对应基
单纯形法的计算步骤
③
Page 6
用换入变量xk替换基变量中的换出变量，得到一个新的基。 用换入变量 替换基变量中的换出变量，得到一个新的基。 替换基变量中的换出变量 对应新的基可以找出一个新的基可行解， 对应新的基可以找出一个新的基可行解，并相应地可以画出 一个新的单纯形表。 一个新的单纯形表。
4 4 2
1 0 0 0
0 0 1 0
0 -2 1/2 -3/2
1/4 1/2 -1/8 -1/8
0 1 0 0
运筹学
运筹学第2章单纯形法 2.1 单纯形法的基本思想该方法简捷、规范，是举世公认的解决LP问，题行之有效单纯形法（Simplex Method）是美国著名运筹学家丹捷格（Dantzig）1947年首先提出的通用方法。
单纯形法不仅是解决LP问题的最基本的算法之一，而且成为解决整数规划和非线性规划某些算法的基础。
2、单纯形法的3种形式——方程组形式（代数形式）、表格形式、矩阵形式3、单纯形法的基本思路——基于LP问题的标准形，先设法找到某个基本可行解（称为初始基本可行解）；开始实施从这个基本可行解向另一个基本可行解的转换，要求这种转换不仅容易实现，而且能改善（至少保持）目标函数值；继续寻找更优的基本可行解，进一步改进目标函数值。
当某一个基本可行解不能再改善时，该解就是最优解。
（或者是出现无可行解、无最优解、无穷多最优解的情况）2.1.1 方程组形式的单纯形法例1 一个企业需要同一种原材料生产甲、乙两种产品，它们的单位产品所需要的原材料的数量及所耗费的加工时间各不相同，获得的利润也不相同（如下表）。
请问，该企业应如何安排生产计划，才能使获得的利润达到最大？解：该问题的LP模型为：将该问题的LP模型化为标准形⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+≤++=,1202410032..4621212121xxxxxxt sxxzm ax函数约束的增广矩阵为：很显然 R （A ） = R （A ，b ）= 2 < 5，即该方程组有无穷多组解。
系数矩阵为：决策变量向量为：选取 为基，则 为基变量， 为非基变量令非基变量 ，则可以得到一基本 可行解为： 下面的计算都是以它为初始点逐次实施转换，故将其称为初始基本可行解。
此时，Z=0，其经济含义为：该企业没 有安排甲、乙两种产品的生产，当然也就没有利润可言。
条典☐ 初始基本可行解所对应的可行基是一个m 阶的单位阵； ☐ 目标函数表达式中所有的基变量的系数全部为0。
☐ 这是单纯形法所必需的！！！ ☐ 分析目标函数表达式☐ 非基变量的系数都是正数，若将它们转换为基变量，目标函数值则就会可能增加。