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线性规划求解及演示

线性规划(Linear Programming, LP)​​ 是一种数学优化方法,用于在​​线性约束条件​​下,求解​​线性目标函数​​的最大值或最小值。广泛应用于生产计划、资源分配、物流运输等领域。

线性规划的标准形式

标准形式:

             目标函数:最大化(或最小化): Z = c_{1}x_{1}+c_{2}x_{2}+c_{3}x_{3}...+c_{n}x_{n}

             约束条件:a_{11}x_{1}+a_{12}x_{2}+...+a_{1n}x_{n} \leq b_{1}

                     ​          a_{21}x_{1}+a_{22}x_{2}+...+a_{2n}x_{n}\leq b_{2}

                              .............

                               x_{1},x_{2},...,x_{n}\geq 0

             其中:

                      Z是目标函数

                      x_{i}是决策变量

                      c_{i}是目标函数系数

                      a_{ij}是约束系数

                      b_{i}是限制数值

线性规划的求解方法

1.图形法求解:(适用于两个变量)

步骤​​:
1.画出所有约束条件的可行域。
2.确定可行域的顶点。
3.计算目标函数在各顶点的值,找出最优解。

例:
            max   Z = 3x_{1}+2x_{2}

            s.t.    x_{1} + x_{2} \leq 4

                     x_{1} \leq 2

                     x_{1},x_{2}\geq 0

图示如下:(用x代表x_{1},用y代表x_{2})

满足条件的只有绿色和蓝色相交的区域,有四个交点位置

分别是(0,0), (2,0), (2,2), (0,4),带入到目标函数中,求最x

x_{1}x_{2}Z
000
206
2210
048

最大值在点(2,2)处,值为10。

2.单纯形法求解:(适用于多个变量)

原理:通过迭代遍历可行域的顶点,逐步逼近最优解。

步骤​​:

1.化为标准型​​:将不等式转为等式(引入松弛变量)。

例:

2.构建初始单纯形表​​:

3.​​选择主元列​

4.​​选择主元行​

5.​​行变换

6.​迭代

最终表​​(最优解):

Unity中模拟图形法求解实现

未完待续。。。

更多信息可参考下面链接:

Linear Programming (youtube.com)

线性规划 - 维基百科,自由的百科全书 (wikipedia.org)

Linear Programming 1: Maximization -Extreme/Corner Points (LP) (youtube.com)

http://www.xdnf.cn/news/6162.html

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