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文件名称:最优化理论与方法 第三章 习题答案.docx
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更新时间:2025-06-05
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文档摘要

3.1用图解法解下列线性规划问题:

解:以上各题的可行域均为多边形界定的平面区域,对极小化问题沿负梯度方向移动目标函数的等值线,对极大化问题沿梯度方向移动目标函数的等值线,即可达到最优解,当最优解存在时,下面只给出答案。

最优解最优值.

最优解最优值

实际上,本题最优解并不惟一,连结与的线段上的点均为最优解.

可行域是空集,不存在极小点.

最优解最优值

3.2下列问题都存在最优解,试通过求基本可行解来确定各问题的最优解:

解(1)约束系数矩阵和约束右端向量分别为

目标系数向量

相应的基本可行解及目标函数值分别为

相应的基本可行解及目标函数值分别为

基本可行解及相应的目标函数值分别为

相应的基本可行解及目标函数值分别为

综上,得最优解

约束系数矩阵和约束右端向量分别为

目标系数向量

相应的基本可行解及目标函数值分别为

相应的基本可行解及目标函数值分别为

相应的基本可行解及相应的目标函数值分别为

相应的基本可行解及目标函数值分别为

综上,得最优解

引进松弛变量化为标准形式:

记作

得到相应的基本可行解及目标函数值分别为

得到相应的基本可行解及目标函数值分别为

得到相应的基本可行解及目标函数值分别为

得到相应的基本可行解及目标函数值分别为

得到相应的基本可行解及目标函数值分别为

得到相应的基本可行解及目标函数值分别为

综上,得最优解

3.3设是的一个解,其中是矩阵,的秩为.证明是基本解的充要条件为的非零分量,对应的列线性无关。

证先证必要性.设

是基本解,记,则非零向量对应的列.由于线性无关,因此线性无关.

再证充分性.设的非零分量对应的列线性无关.由于A的秩为,因此可扩充成一组基记

于是可记作:,即是基本解.

3.4已知LP问题如下:

讨论的值如何变化,该LP可行域的每个极点依次使目标函数达到最优?

解:分析:目标函数等值线方程取不同得到不同的等值线。等值线和法向量目标函数的梯度,指向目标函数增大的方向。沿方向移动的等值线,目标函数增大,沿方向移动的等值线,目标函数减少。

1.当(第一象限)

最优解 E点

最优解 DE边界

最优解 D点

最优解 CD边界

最优解 C点

当时(第二象限)

同理,根据法向量方向,最优解B点。

当时(第三象限)

最优解A点

当时(第四象限)

最优解E点