用单纯性法帮我求解Min -2x1-3x2+5x3 st x1+x2+x3=7 2x1-5x2+x3-x4=0 X1x2x3x4≥0最终结果是什么
首先,将约束条件和目标函数表示成矩阵形式:
$$ \begin{aligned} \min_{\mathbf{x}} \quad & -2x_1-3x_2+5x_3 \ \text{s.t.} \quad & \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 0 \ 2 & -5 & 1 & -1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \ x_2 \ x_3 \ x_4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 7 \ 0 \end{pmatrix} \ & \mathbf{x} \geq \mathbf{0} \end{aligned} $$
构造增广矩阵:
$$ \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 0 & 7 \ 2 & -5 & 1 & -1 & 0 \end{pmatrix} $$
使用单纯性法求解,首先选取进入变量和离开变量。由于目标函数中 $x_2$ 的系数最小,因此 $x_2$ 是进入变量;然后选择离开变量,需要选择一个约束条件,计算各个约束条件中 $x_2$ 的系数与常数项的比值,选择比值最小的作为离开变量,即 $\frac{7}{1}=7$ 和 $\frac{0}{-5}=0$,因此 $x_1$ 是离开变量。
接下来进行高斯消元,将 $x_1$ 消元,得到新的增广矩阵:
$$ \begin{pmatrix} 1 & 0 & \frac{2}{7} & \frac{1}{7} & \frac{7}{7} \ 0 & 1 & -\frac{3}{7} & -\frac{1}{7} & \frac{5}{7} \end{pmatrix} $$
此时已经没有进入变量了,说明已经得到最优解。将目标函数代入,得到最优解为:
$$ \min_{\mathbf{x}} -2x_1-3x_2+5x_3 = -2\times\frac{7}{7} - 3\times\frac{5}{7} + 5\times\frac{0}{7} = -\frac{29}{7} $$
因此,最终结果为 $\min_{\mathbf{x}} -2x_1-3x_2+5x_3 = -\frac{29}{7}$,当 $x_1=\frac{7}{7}$,$x_2=\frac{5}{7}$,$x_3=0$,$x_4=0$ 时取得最小值。
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