用LINGO求解线性规划的例子

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1、附1:用LINGO求解线性规划的例子一奶制品加工厂用牛奶生产 A 1、A 2两种奶制品, 1桶牛奶可以在设备甲上用 12小时加工成 3 公斤 A1, 或者在设备乙上用 8小时加工成4公斤A2。根据市场需求,生产的 Ai、A2能全部售出,且每公斤 Ai获利 24元,每公斤A2获利16元。现在加工厂每天能得到 50桶牛奶的供应,每天正式工人总的劳动时间为 480 小时,并且设备甲每天至多能加工 100公斤Ai,设备乙的加工能力没有限制。试为该厂制定一个生产计划,使每天获利最大,并进一步讨论以下3 个附加问题:1 )若用 35 元可以购买到 1 桶牛奶,应否作这项投资?若投资,每天最多购买多少桶牛奶

2、?2)若可以聘用临时工人以增加劳动时间,付给临时工人的工资最多是每小时几元?3)由于市场需求变化,每公斤 Ai的获利增加到30元,应否改变生产计划?数学模型:设每天用Xi桶牛奶生产A1,用X2桶牛奶生产 A2目标函数:设每天获利为z元。Xi桶牛奶可生产3xi公斤A1,获利24*3xi, x?桶牛奶可生产4*x?公 斤 A2 ,获利 16*4X 2,故 z=72X1+64X 2约束条件:原料供应:生产 Ai、A2的原料(牛奶)总量不超过每天的供应50桶,即Xi+X2 50劳动时间:生产 A. A2的总加工时间不超过每天正式工人总的劳动时间480小时,即i2x 1+8X2W 480设备能力: Ai

3、 的产量不得超过设备甲每天的加工能力i00 小时,即3xi x2均不能为负值,即 xi 0, X2 0综上所述可得max z=72xi+64x2s.t.xi+x2 5012xi+8x2 w 4803xi 0, X20显然,目标函数和约束条件都是线性的,这是一个线性规划(LP),求出的最优解将给出使净利润最大的生产计划,要讨论的问题需要考虑参数的变化对最优解和影响,一般称为敏感性(或灵敏度)分析。LINGO 求解线性规划用 LINGO 求解线性规划时,首先在 LINGO 软件的模型窗口输入一个 LP 模型,模型以 MAX 或 MIN 开始,按线性规划问题的自然形式输入(见下面例子所示) 。以下解

4、加工奶制品的生产计划问题:由于 LINGO 中已假设所有的变量都是非负的,所以非负约束条件不必输入; LINGO 也不区分变量中 的大小写字符(实际上任何小写字符将被转换为大写字符);约束条件中的“ =”及“ =”可用“”及”代替。在 LINGO 模型窗口输入如下:max=72*x1+64*x2;x1+x2=50;12*x1 +8*x2=480;3*x1=100;用鼠标单击菜单中的求解命令( Solve )就可以得到解答,结果窗口显示如下:LP OPTIMUM FOUND AT STEP 2OBJECTIVE FUNCTION V ALUE1)VARIABLEX1X2ROW2)3)4)NO.

5、ITERATIONS=3360.000VALUE20.00000030.000000SLACK OR SURPLUS0.0000000.00000040.0000002REDUCED COST0.0000000.000000DUAL PRICES 48.000000 2.000000 0.000000计算结果表明:“LP OPTIMUM FOUND AT STEP2 ”表示单纯形法在两次迭代(旋转)后得到最优解。“ OBJECTIVE FUNCTION V ALUE 1) 3360.000 ”表示最优目标值为 3360.000( LINGO 中将目标函数 自动看作第 1 行,从第二行开始才是真

6、正的约束条件) 。“VALUE ”给出最优解中各变量( VARIABLE )的值: x1=20.000000,x2=30.000000 。“ REDUCED COST的含义是(对 MAX 型问题):基变量的 REDUCED COST 值为0,对于非基变量, 相应的 REDUCED COST 值表示当非基变量增加一个单位时 (其它非基变量保持不变) 目标函数减少的量。 本例中两个变量都是基变量。“SLACK OR SURPLUS 给出松弛(或剩余)变量的值,表示约束是否取等式约束;第 2、第 3 行松 弛变量均为 0,说明对于最优解而言,两个约束均取等式约束;第 4 行松弛变量为 40.0000

7、00,说明对于最 优解而言,这个约束取不等式约束。“DUAL PRICES 给出约束的影子价格(也称为对偶价格)的值:第2、第3、第 4行(约束)对应的影子价格分别 48.000000, 2.000000, 0.000000。“ NO. ITERATIONS=2表示用单纯形法进行了两次迭代(旋转) 。灵敏度分析,则 LINGO 还会输出以下结果:RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED:OBJ COEFFICIENT RANGESVARIABLECURRENTALLOWABLEALLOWABLECOEFINCREASEX172.00000024.000000

8、X264.0000008.000000RIGHTHAND SIDE RANGESROWCURRENTALLOWABLERHSINCREASE250.00000010.0000003480.00000053.3333324100.000000INFINITY以上显示的是当前最优基(矩阵)保持不变的充分条件( UNCHANGED ), 包括目标函数中决策变量应的系数的变化范围 的右端项的变化范围 (RIGHTHAND SIDE RANGES )两部分。DECREASE8.00000016.000000ALLOWABLEDECREASE6.66666780.00000040.000000RANGES

9、 IN WHICH THE BASIS IS ( OBJ COEFFICIENT RANGES ) 和约束前一部分的输出行X172.00000024.0000008.000000表示决策变量 X1 当前在目标函数中对应的系数为 72,允许增加 24 和减少 8。也就是说, 当该系数在 区间64, 96上变化时(假设其它条件均不变) ,当前最优基矩阵保持不变。对 X2 对应的输出行也可以类 似地解释。由于此时约束没有任何改变,所以最优基矩阵保持不变意味着最优解不变(当然,由于目标函 数中的系数发生变化,最优值还是会变的) 。后一部分的输出行2 50.000000 10.000000 6.6666

10、67表示约束 2 当前右端项为 50,允许增加 10 和减少 6.666667。也就是说,当该系数在区间 43.333333 , 60 上变化时(假设其它条件均不变) ,当前最优基矩阵保持不变。对约束3、约束 4 对应的输出行也可以类似地解释。由于此时约束已经改变,虽然最优基矩阵保持不变,最优解和最优值还是会变的。但是,由于最优基矩阵保持不变,所以前面的“ DUAL PRICES ”给出的约束的影子价格此时仍然是有效的。 用 LINGO 求解加工奶制品的生产计划,结果如下:20桶牛奶生产A1,30桶生产A2,利润3360元。1)35 元可买到 1 桶牛奶,要买吗?由于原料的影子价格为 48, 35 48, 应该买!2)聘用临时工人付出的工资最多每小时几元?由于工时的影子价格为 2,聘用临时工人付出的工资最多每小时2 元3)A1 获利增加到 30元/千克,应否改变生产计划由于要使最优解保持不变, X1 系数的允许变化范围为 64, 96。 x1 系数由 24*3=72 增加为 30*3=90, 在允许范围内。所以不改变生产计划。

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