1、
如何认识线性规划实际问题中有关最优解的精确问题
课本线性规划第二节,提到两个实际问题,一个要求将最优解精确到0.1,一个要求将最优解是整数,如果说师生们对例4的答案还可接受的话,那么,例3到最后四舍五入式的解答实在让人难以把握,况且最优解应为(12.3,34.5),那么关于这种最优解需要得到精确的题目有没有统一的解答步骤,我的回答是有。
在实际问题中,可行域一般都是一整片区域不存在间断现象,所以题目所要求的最优解无论精确到0.1还是精确到0.01,符合要求的最优解都确实存在在可行域中,我们要做的应该是把它找出来,而不是通过任何手段去精确。如何才能把它找出来呢 ?我的办法是,不考虑x
2、y需要精确的要求,先依其他条件列出不等式组,作出可行域,求出符合题中其他条件的最优解,然后看此最优解是否符合题目要求,若符合,则即为所求解.若不符合,则应继续滑动参照线,求出经过可行域内的符合要求的且与原点距离最远(或最近)的点的直线,在该线经过可行域的部分上寻找最优解即可。具体操作请看以下示范
课本例3、 某工厂生产甲、乙两种产品,已知生产甲种产品1t需消耗A种矿石10t、B种矿石5t、煤4t;生产乙种产品1t需消耗A种矿石4t、B种矿石4t、煤9t。每1 t甲种产品的利润是600元,每1 t甲种产品的利润是1000元。工厂在生产这两种产品的计划中要求消耗A种矿石不超过300t、B种矿石
3、不超过200t、煤不超过360t。甲、乙两种产品应各生产多少(精确到0.1t),能使利润总额达到最大?
分析:将已知数据列成下表:
产
品
消
耗
量
资
源
甲产品
(1t)
乙产品
(1t)
资源限额
(1t)
A种矿石(t)
10
4
300
B种矿石(t)
5
4
200
煤(t)
4
9
360
利润(元)
600
1000
解:设生产甲、乙两种产品分别为x t、y t,利润总额为z元,那么
5x+4y=200
4x+9y=360
3x+5y=0
50
90
40
10x+4y=300
3
4、0
o
40
y
x
75
Z=600x+1000y
作出以上不等式组的可行域如下
作直线l:600x+1000y=0 即直线l:3x+5y=0
把直线l向右上方平移,使其划过可行域,此时3x+5y>0
当直线经过点M时3x+5y达到最大,即z也达到最大,
此时3x+5y=209.655,
若要将最优解精确到0.1,需将直线向回平移到3x+5y=209.6
由 得到3x+5y=209.6与可行域左边界的交点A(12.343,34.514)
由 得到3x+5y=209.6与可行域右边界的交点B(12.431,
5、34.462)
可知有可能成为最优解的点的横坐标为12.4 代入3x+5y=209.6得到纵坐标约为34.48,不符合题目精确到0.1要求
继续将直线向回平移到3x+5y=209.5 由得到3x+5y=209.5与可行域左边界的交点C(12.214,34.571) 由 得到3x+5y=209.5与可行域右边界的交点D(12.462,34.423) ,
可知有可能成为最优解的点的横坐标为12.3、12.4 ,将12.3代入3x+5y=209.5得到纵坐标约为34.52,将12.4代入3x+5y=209.5得到纵坐标约为34.46,均不符合题目精确到
6、0.1要求
继续将直线向回平移到3x+5y=209.4
由得到3x+5y=209.4与可行域左边界的交点C(12.086,34.6284)
由 得到3x+5y=209.4与可行域右边界的交点D(12.4923,34.3846) ,
可知有可能成为最优解的点的横坐标为12.1、12.2、12.3、12.4 ,将12.1代入3x+5y=209.4得到纵坐标约为34.62,将12.2代入3x+5y=209.4得到纵坐标约为34.56,将12.3代入3x+5y=209.4得到纵坐标约为34.5,将12.4代入3x+5y=209.4得到纵坐标约为34.
7、44,其中只有(12.3,34.5 )符合要求。所以符合题目要求的最优解只有(12.3,34.5 )
答:应生产甲种产品12.3吨,乙种产品34.5吨,能使利润总额达到最大。
课本例 4、 要将两种大小不同的钢板截成A、B、C三种规格,每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下表所示:
A规格
B规格
C规格
第一种钢板
2
1
1
第二种钢板
1
2
3
今需要A、B、C三种规格的成品分别为15、18、27块,问各截这两种钢板多少张可得所需三种规格的成品,且使所用钢板张数最少。
解:设需截第一种钢板x张,第二种钢板y张,则
x+y=12
2
8、x+y=15
27
A
x+y11.2
15
x+3y=27
o
7.5
18
C(4,8)
B(3,9)
x+2y=18
x+y=0
9
x
作出可行域如下
目标函数为 z=x+y
作出在一组平行线 x+y=t 中(t为参数 )经过可行域且横截距最大的直线,此直线经过直线x+3y=27和直线2x+y=15的焦点A,直线方程为x+y=11.2
由于都不是整数,而最优解(x,y)中,x、y必须都是整数,所以,可行域内点A不是最优解
由于x、y必须都是整数,所以,t =x+y必为整数,将平行线继续向里滑动到x+y=12
由 得到x+y=12与可行域左边界的交点B(3,9) 由 得到x+y=12与可行域右边界的交点D(),在BD线段上的整点均是本题的最优解,所以,B(3,9),C(4,8)都是最优解。
(注:若x+y=12时仍无整解出现,则需将平行线继续向里滑动到x+y=13按上面方法寻找即可)
5