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數學建模演算法 一 簡述(3)規劃模型-線性規劃

線性規劃的定義:
求一組變數的值,在滿足一組約束條件下,求得目標函式的最優解。

根據這個定義,就可以確定線性規劃模型的基本結構:

(1)變數 變數又叫未知數,它是實際系統的未知因素,也是決策系統中的可控因素,一般稱為決策變數,常引用英文字母加下標來表示,如Xl,X2,X3,Xmn等。

(2)目標函式 將實際系統的目標,用數學形式表現出來,就稱為目標函式,線性規劃的目標函式是求系統目標的數值,即極大值,如產值極大值、利潤極大值或者極小值,如成本極小值、費用極小值、損耗極小值等等。

(3)約束條件 約束條件是指實現系統目標的限制因素。它涉及到企業內部條件和外部環境的各個方面,如原材料供應、裝置能力、計劃指標、產品質量要求和市場銷售狀態等等,這些因素都對模型的變數起約束作用,故稱其為約束條件。

約束條件的數學表示形式為三種
即≥、=、≤
線性規劃的變數應為正值,因為變數在實際問題中所代表的均為實物,所以不能為負。

線性規劃使用較多的是下述幾個方面的問題:
(1) 投資問題—確定有限投資額的最優分配,使得收益最大或者見效快。
(2) 計劃安排問題—確定生產的品種和數量,使得產值或利潤最大,如資源配製問題。
(3) 任務分配問題—分配不同的工作給各個物件(勞動力或機床),使產量最多、效率最高,如生產安排問題。
(4) 下料問題—如何下料,使得邊角料損失最小。
(5) 運輸問題—在物資調運過程中,確定最經濟的調運方案。
(6) 庫存問題—如何確定最佳庫存量,做到即保證生產又節約資金等等。

應用線性規劃建立數學模型的三步驟:
(1) 明確問題,確定問題,列出約束條件。
(2) 收集資料,建立模型。
(3) 模型求解(最優解),進行優化後分析。

這裡寫圖片描述
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示例:
詠樂豆腐店用不同質量的黃豆製作兩種不同口感的豆腐.製作口感較鮮嫩的豆腐每千克需要一級黃豆0.2kg及二級黃豆0.1kg,售價為5元/kg;製作口感較厚實的豆腐每千克需要一級黃豆0.1kg及二級黃豆0.3kg,售價3元/kg.現小店購入9kg一級黃豆和8kg二級黃豆.問豆腐店應制作兩種豆腐各多少kg,才能獲得最大收益,最大收益是多少?

解答:

一、模型假設與符號說明
1.假設製作的各種豆腐均能全部售完 .
2.假設豆腐售價無波動 .
3.設計劃製作口感鮮嫩和厚實的豆腐各 x1kg和x2kg,可獲得R元收益 .

二、模型的分析與建立
該問題是在原材料一定的情況下確定各種豆腐的生產量,以獲得最大收益.
目標:獲得的總收益最大.而總收益可表示為
R = 5*X(1) + 3*X(2)
約束條件:
1.受一級黃豆數量的限制:
0.2*X(1) + 0.1*X(2) ≤ 9
2.受二級黃豆數量的限制:
0.1*X(1) + 0.3*X(2) ≤ 8
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MATLAB原始碼

x=sdpvar(1,2);
C=[5 3];
a=[0.2 0.1;0.1 0.3];
b=[9 8];
f=C*x';
F=set(0<=x<=inf);
F=F+set(a*x'<=b');
solvesdp(F,-f);
double(f)
double(x) 

這裡寫圖片描述
即一級豆腐38KG 二級豆腐14KG 效益最大 最大為232