【运筹学】对偶理论 : 对偶性质 ( 对称性质 | 对称性质推导 )

2023-03-28 16:32:46 浏览数 (1)

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  • 一、对称性质
  • 二、对称性质推导

一、对称性质


对称性定理 :

  • 原问题 (
LP

) 的 对偶 是 对偶问题 (

DP

)

  • 对偶问题 (
DP

) 的 对偶 是 原问题 (

LP

)

原问题 和 对偶问题 互为对偶 ;

对偶问题是对称的

原问题

LP

:

begin{array}{lcl} maxZ = C X \\ s.tbegin{cases} AX leq b \\ X geq 0 end{cases}end{array}

对偶问题

DP

:

begin{array}{lcl} minW = b^T Y \\ s.tbegin{cases} A^TY geq C^T \\ Y geq 0 end{cases}end{array}

二、对称性质推导


将上述 对偶问题

DP

转为求最大值 ;

begin{array}{lcl} minW = b^T Y \\ s.tbegin{cases} A^TY geq C^T \\ Y geq 0 end{cases}end{array}

转换过程 :

  • 目标函数转为取最大值 : 转换后的结果如下 , 就是相当于在目标函数的左右两端乘以
-1

;

begin{array}{lcl} maxZ = -b^T Y \\ s.tbegin{cases} A^TY geq C^T \\ Y geq 0 end{cases}end{array}
  • 根据下面表格中的对偶问题写法 , 写出上述线性规划的对偶问题 :
    • 目标函数由最大值转为最小值 ( 目标函数求最大值前提 ) :
    min W = CX
    LP

    约束条件与

    DP

    约束变量符号相反 ( 目标函数求最大值前提 ) : 上述线性规划问题的 约束条件是大于等于不等式 , 那么对应的 约束变量小于等于

    0

    ; 约束变量

    X leq 0
    LP

    约束变量 与

    DP

    约束条件符号相同 ( 目标函数求最大值前提 ) : 上述线性规划问题的 约束变量大于等于

    0

    , 那么对应的 约束条件也是大于等于不等式 ; 约束条件是

    AX geq -b
    • 最终得到的线性规划为 :
begin{array}{lcl} min W = CX \\ s.tbegin{cases} AX geq -b \\ X leq 0 end{cases}end{array}

原问题 L P LP LP

对偶问题 D P DP DP

目标函数求最大值 m a x Z maxZ maxZ

目标函数求最小值 m i n W minW minW

约束条件常数项

目标函数系数

目标函数系数

约束条件常数项

m m m 个约束条件

n n n 个约束变量

n n n 个约束变量

m m m 个约束条件

约束条件是小于等于不等式 ≤ leq ≤

约束变量是大于等于 ≥ 0 geq 0 ≥0 的

约束条件是大于等于不等式 ≥ geq ≥

约束变量是小于等于 ≤ 0 leq 0 ≤0 的

约束条件是等式

约束变量是自由变量 ( 没有约束 )

约束变量是大于等于 ≥ 0 geq 0 ≥0 的

约束条件是大于等于不等式 ≥ geq ≥

约束变量是小于等于 ≤ 0 leq 0 ≤0 的

约束条件是小于等于不等式 ≤ leq ≤

约束变量是自由变量 ( 没有约束 )

约束条件是等式

LP

对偶问题

DP

––目标函数求最大值

maxZ

目标函数求最小值

minW

––约束条件常数项目标函数系数目标函数系数约束条件常数项––

m

个约束条件

n

个约束变量

n

个约束变量

m

个约束条件––约束条件是小于等于不等式

leq

约束变量是大于等于

geq 0

的约束条件是大于等于不等式

geq

约束变量是小于等于

leq 0

的约束条件是等式约束变量是自由变量 ( 没有约束 )––约束变量是大于等于

geq 0

的约束条件是大于等于不等式

geq

约束变量是小于等于

leq 0

的约束条件是小于等于不等式

leq

约束变量是自由变量 ( 没有约束 )约束条件是等式

记住一条 : 目标函数求最大值 ,

LP

约束条件与

DP

约束变量符号相反 ,

LP

约束变量 与

DP

约束条件符号相同 ;

对如下线性规划作代换 :

begin{array}{lcl} min W = CX \\ s.tbegin{cases} AX geq -b \\ X leq 0 end{cases}end{array}

代换内容 : 引入变量

X' = -X

, 使用

-X'

替换上述线性规划中的

X

;

  • 目标函数 : 代换后为
minW = -CX'

, 此时两边乘以

-1

即可得到

maxZ = CX'

;

  • 约束方程 : 代换后为
-AX' geq -b

, 左右两边乘以

-1

即可得到

AX' leq b

;

  • 约束变量 : 代换后为
-X' leq 0

, 左右变量乘以

-1

即可得到

X' geq 0

最终代换结果为 :

begin{array}{lcl} maxZ = CX' \\ s.tbegin{cases} AX' leq b \\ X' geq 0 end{cases}end{array}

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