MATLAB线性规划——2019/7/4,7/5

2023-11-07

线性规划问题:

  • MATLAB中规定线性规划的标准形式为:

min ⁡ x f T ∗ x , \min \limits_{x} \quad f^{T}*x, xminfTx,
s . t . = { A ∗ x ≤ b A e q ∗ x = b e q l b ≤ x ≤ u b s_{.}t_{.}=\left\{ \begin{array}{rcl} A*x \leq b \\ Aeq *x=beq \\ lb \leq x \leq ub\\ \end{array} \right. s.t.=AxbAeqx=beqlbxub

  • 代码命令:

[x,fval]=linprog(f,A,b)
[x,fval]=linprog(f,A,b,Aeq,beq)
[x,fval]=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub)
式中:x返回决策向量的取值,fval返回所要求的目标函数的最优值,A,b对应x的不等式约束;Aeq,beq对应等式约束;lb,ub对应决策变量即x的下界和上界来避免所求的x超界。(A,b,Aeq,beq,lb,ub均对应的是决策变量x的约束)

  • 可以转化为线性规划的问题:
     数学规划问题:
    m i n ∣ x 1 ∣ + ∣ x 2 ∣ + ∣ x 3 ∣ + ⋯ + ∣ x n ∣ , min \qquad \mid x_{1} \mid+\mid x_{2} \mid +\mid x_{3}\mid+\cdots+\mid x_{n}\mid, minx1+x2+x3++xn,
    s . t . A ∗ x ≤ b s_{.}t_{.}\quad A*x\leq b s.t.Axb
    式中: x = [ x 1 , ⋯   , x n ] T ; x=[x_{1},\cdots,x_{n}]^{T}; x=[x1,,xn]T; A,b为相应维数的矩阵和向量。
      要将上面的问题转化为线性规划问题,关键为:对任意 x i x_{i} xi,存在 u i , v i ≥ 0 u_{i},v_{i}\geq 0 ui,vi0满足 x i = u i − v i , ∣ x i ∣ = u i + v i ( 1 ) x_{i}=u_{i}-v_{i},\mid x_{i} \mid=u_{i}+v_{i} \qquad(1) xi=uivi,xi=ui+vi1
      由(1)式可得:只要取 u i = x i + ∣ x i ∣ 2 , v i = ∣ x i ∣ − x i 2 u_{i}=\frac {x_{i}+\mid x_{i} \mid} {2},v_{i}=\frac {\mid x_{i}\mid-x_{i}} {2} ui=2xi+xi,vi=2xixi即可消去 x i x_{i} xi的绝对值,将数学规划问题转化为线性规划问题。
     解题步骤:
       Ⅰ 记 u = [ u 1 , ⋯   , u n ] T , v = [ v 1 , ⋯   , v n ] T u=[u_{1},\cdots,u_{n}]^{T},v=[v_{1},\cdots,v_{n}]^{T}
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