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第40章 线性规划法概述

线性规划,是数学规划中发展较快、应用较广和比较成熟的一个分支。它主要研究在一定的线性约束条件下,使决策者拟定的某个线性目标最优化的问题。早在20世纪30年代末,就有人从运输问题开始研究应用线性规划的方法。自1947年丹泽提出求解线性规划问题的一般方法——单纯形法之后,线性规划在理论上日趋成熟,在实际应用中日益广泛与深入。特别是随着电子计算机的发展和计算速度的不断提高,线性规划适用的领域更加广泛,从工程技术的优化设计到工业、农业、商业、交通运输规划及管理诸问题的研究中,它已成为必不可少的重要手段之一。

一、线性规划模型的基本结构

1.决策变量

决策变量是决策者对决策问题需要加以考虑和控制的因素,它们是需要求解的未知因素。这类因素越多,对问题控制程度就越细,模型就越反映实际。

2.约束条件

它是实现企业决策目标的限制性因素(条件),对实现目标起约束作用,如企业生产能力,特别是资源数量等。根据限制因素对企业生产能力和资金管理的约束要求与影响不同,约束条件的数学表达形式一般有三种:大于或等于(≥)、小于或等于(≤)和等于(=)。其中“≥”和“=”两种多半表达效益性指标或经济合同的需求约束要求,而“≤”多用来表达资源供应约束要求,且需求值或供应值与决策变量之间的关系是简单的线性不等式或等式关系。此外,决策变量为非负值也是约束条件之一。

3.决策目标

决策目标是单目标的最优值,如客(货)运周转量、利润等某一指标的极大值(max)或者为燃料、材料消耗、成本、费用、时间、距离等的极小值(min),且目标值与决策变量之间的关系是线性关系,称为线性目标函数。

二、线性规划的基本特点

它的基本特点可以归结为如下几点:

(1)确定的单一决策目标和明确的约束条件。

(2)决策的约束条件用线性不等式或等式函数表达。

(3)决策目标函数是目标值与决策变量间的线性函数。

(4)所有决策变量都为非负值。

三、建立线性规划模型的基本步骤

(1)明确管理问题,确定决策目标,分析约束因素。

(2)根据资料建立包含一组线性约束条件的等式或不等式和最优线性目标函数表达式的数学模型。

(3)数学模型的求解与检验。

(4)优化后的分析。

下面我们用一个简单的线性规划实例来说明线性规划的基本结构。

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