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在线性规划中,对偶问题是通过原始问题的转换而得到的一个新问题。对偶问题与原始问题有着一定的联系和区别。
具体来说,对于线性规划的标准形式:
最小化:c^T * x
约束条件:Ax ≥ b, x ≥ 0
其中,c是目标函数系数向量;x是决策变量向量;A是约束条件系数矩阵;b是约束条件右侧常数向量。
那么对应的对偶问题为:
最大化:b^T * y
约束条件:A^T * y ≤ c, y ≥ 0
其中,y为新引入的决策变量向量。
可以看出,在原始问题中每个约束条件都有一个拉格朗日乘子(即y),而在对偶问题中每个决策变量都有一个相应的限制(即A^T * y ≤ c)。
举个例子来说明:
假设某公司生产两种产品X和Y,并希望最大化利润。已知产品X需要2小时加工时间和1小时装配时间,产品Y需要3小时加工时间和2小时装配时间。公司总共有10小时加工时间和6小时装配时间可用。已知产品X利润为100元/件,产品Y利润为150元/件。
现在我们要解决以下两个线性规划模型:
原始问题:
最大化:100x + 150y
约束条件:2x + 3y ≤ 10
x + 2y ≤ 6
x, y ≥ 0
对偶问题:
最小化:10a + 6b
约束条件:2a + b ≥ 100
3a + 2b ≥150
a, b ≥0
在原始问题中,我们希望找到使得利润最大化的产品X和Y的生产数量。而在对偶问题中,我们希望找到满足公司加工和装配时间限制下,使得总成本最小化的加工时间和装配时间。
可以看出,原始问题与对偶问题之间存在着一种“对称”的关系。通过求解原始问题或者对偶问题,我们可以获得相应的解,并且这两个解是等价的。也就是说,在满足一定条件下,如果一个线性规划模型有可行解,则它的对偶模型也有可行解,并且两个模型目标函数值相等。这就是线性规划中原始问题与对偶问题之间联系和区别的体现。
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