2.3.1 由算例看单纯形法迭代思路

更新于 2026年10月12日 版权声明
2.3.1 由算例看单纯形法迭代思路

【例2.8】

图示

(1)模型标准化。

图示

(2)给出一组初始可行解。线性规划中,约束方程个数m<n 时,基变量个数为m,则非基变量个数为n-m。本例中,约束方程为2个,决策变量为5个,因此至少应有3个变量为0(非基变量),非0的变量称为基变量。不妨设x1=0,x2=0,x3=0,则由约束方程式(2.2)、式(2.3)可知:

图示

代入x1=0,x2=0,x3=0得到初始可行解为X=(0,0,0,12,20)T,这里x1、x2、x3为初始非基变量,x4、x5为初始基变量。此时最优解Z 为0。

式(2.5)、式(2.6)对应后面表2.1单纯形表中Ⅰ栏第1、2行数据:

图示

(3)检验目标函数值是否能继续改善,能改善转(4),不能改善转(6)。

由于max Z=5x1+8x2+6x3中,各变量系数均为正,故调入任何变量都可能使目标函数值改善。

(4)确定调入变量和调出变量,进行等式变换,给出新的基本可行解,改善目标函数值。

1)调入变量。由于max Z=5x1+8x2+6x3中,x2的系数最大,故调入x2对改善目标函数值最有好处,调入x2(进基变量)。

表2.1中单纯形表中取负值最大的检验数对应的变量为入基变量。

2)调出变量。由式(2.5)知,由于x1到x5变量非负的限制,调入x2后,x2变化范围应为0~12。

由式(2.6)知,由于x1到x5变量非负的限制,调入x2后,x2变化范围应为0~10。

这样取式(2.6)则可以满足上面的范围限制,这样可判断调出变量为x5。这种判断实际上是用式(2.5)和式(2.6)相应常数项除以x2前系数后取最小值判断的。即min{12/1,20/2}=10来判断的。

表2.1单纯形表中取检验比最小的行对应的变量为出基变量。

3)等式变换。确定出基和入基变量后,就知道了新的基变量为x2和x4,下面通过变换给出其表达式。

由式(2.6)可给出x2的表达式:

图示

[式(2.7)对应表2.1中Ⅱ栏第2行数据:10 1/2 1 3/2 0 1/2 ]

将式(2.7)代入式(2.5),有

图示(https://www.daowen.com)

[式(2.8)对应表2.1中对应表中Ⅱ中第1行数据:2 1/2 0 -1/2 1 -1/2]

4)形成新的基本可行解。由于x5为出基变量,取x5=0得到新的可行解为

图示

此时目标函数为

图示

(5)重复(3)、(4)。

1)判断是否最优。由目标函数max Z=80+x1-6x3可知,变量仍有正系数值,引入x1仍然可以改善目标函数值。

2)调入变量。由于目标函数max Z=80+x1-6x3只有x1是正系数,引入x1可以改善目标函数值。

3)调出变量。由式(2.7)知,由于变量非负的限制,调入x1后,x1变化范围应为0~20。

由式(2.8)知,由于变量非负的限制,调入x1后,x1变化范围应为0~4。

这样取式(2.8)则可以满足上面的范围限制,这样可判断调出变量为x4。这种判断实际上是用式(2.7)和式(2.8)相应常数项除以x1前系数后取最小值判断的。即min{10/(1/2),2/(1/2)}=4来判断的。

4)等式变换。确定新的出基和入基变量后,就知道了新的基变量为x1和x2,下面通过变换给出其表达式。

由式(2.8)可给出x1的表达式:

图示

[式(2.9)为表2.1中对应表Ⅲ中第1行数据:4 1 0 -1 2 -1 ]

将式(2.9)代入式(2.7),有

图示

[式(2.10)为表2.1中对应表Ⅲ中第2行数据: 8 0 1 2 -1 1]

5)形成新的基本可行解。由于x4、x5均为出基变量,式(2.9)及式(2.10)中取x4=0、x5=0,有:

新基本可行解为X=(4+x3,8-2x3,0,0,0)T

此时目标函数:

图示

已经没有可以改善的,此时目标函数达到最优。

(6)给出最优解。注意到上面X 中的x3是0,这样有X=(4,8,0,0,0)T,此时目标函数max Z=84。

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