《運籌與管理科學(xué)叢書23：最優(yōu)化方法》系統(tǒng)介紹線性規(guī)劃、整數(shù)線性規(guī)劃、無約束最優(yōu)化和約束最優(yōu)化的基本理論和方法，還介紹經(jīng)濟(jì)、金融、信息處理、統(tǒng)計、幾何等領(lǐng)域中的具體優(yōu)化模型，以及MATLAB 軟件包中部分優(yōu)化工具箱的操作方法.
更多科學(xué)出版社服務(wù)，請掃碼獲取。
《運籌與管理科學(xué)叢書23：最優(yōu)化方法》：
第1章 引論及預(yù)備知識
1.1最優(yōu)化問題簡介
最優(yōu)化是人們在工程技術(shù)、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)管理等諸多領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的問題。例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計要在滿足強度要求等條件下使所用材料的總重量最輕；資源分配要使各用戶利用有限資源產(chǎn)生的效益最大；安排運輸方案要在滿足物質(zhì)需求和裝載條件下使運輸費用最低；編制生產(chǎn)計劃要按照產(chǎn)品工藝流程和顧客需求盡量降低人力、設(shè)備、原材料等成本使總利潤最高，等等。簡單地說，人們總是在各項具體的工作和生活中，在一定的人力、物力、財力的條件下，追求最好或更好的結(jié)果；或者，為了達(dá)到某個預(yù)想的目標(biāo)，使得有限的人力、物力、財力花費盡可能小。通常，可供選擇的方案或方法有多個，甚至是無限多種，最優(yōu)化方法就是研究如何從中選出最好的方案或進(jìn)行最佳決策的一門學(xué)科。
隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，最優(yōu)化理論和技術(shù)在人們的工作和生活諸方面起著越來越重要的作用。
用最優(yōu)化方法解決實際問題一般包括兩個基本步驟：一是把需要求解的問題表述成數(shù)學(xué)上最優(yōu)化問題的形式，這一步簡稱為優(yōu)化建模；二是在已有的模型基礎(chǔ)上，選擇已有的優(yōu)化方法或自己設(shè)計某種方法對模型進(jìn)行求解。優(yōu)化建模具有一般數(shù)學(xué)建模的共性，同時也有一定的特殊性和專業(yè)性。
下面我們看幾個優(yōu)化建模的例子。
例1.1.1線段圍面積問題。
設(shè)有一長度為l的木條，想用該木條圍成一個矩形，問長和寬各多少時矩形面積最大？
建立該問題的數(shù)學(xué)模型。
設(shè)已用木條圍成一個矩形，一邊長度為x，則另一邊的長度為2。x 該問題的數(shù)學(xué)模型可以寫為這里\max“和\s：t：“分別是\maximize”和\subjectto“的縮寫。
例1.1。2食譜問題。
設(shè)市場上有n種不同的食物，第j種食物每單位的價格為cj（j=1；2； ；n）。研究表明，人體在正常生命活動中需要m種基本的營養(yǎng)成分。為了保證人體的健康，一個人每天至少需要攝入第i種營養(yǎng)成分bi(i=1；2； ；m）個單位。此外人們還知道第j種食物的每個單位包含營養(yǎng)成分aij(i=1；2； ；m；j=1；2； ；n）個單位。
設(shè)一個人攝入的營養(yǎng)成分會被人體完全吸收，每天不同食物的配給量構(gòu)成一種配食方案。食譜問題就是要求在滿足人體基本營養(yǎng)需求的前提下尋求最經(jīng)濟(jì)的食譜。
建立該問題的數(shù)學(xué)模型。
設(shè)食譜中第j種食物的數(shù)量為xj，于是食譜的花費為c1x1+c2x2+ +cnxn；人體的營養(yǎng)需求要求滿足：
顯然應(yīng)該有xj>0；j=1； ；n。
于是食譜問題的數(shù)學(xué)模型可以寫為這里\min”是\minimize“的縮寫。
例1.1.3資金使用問題。
設(shè)某單位有400萬元資金，打算4年內(nèi)使用完。若在一年內(nèi)使用資金x萬元，則可以得到收益px萬元(收益不能再使用），當(dāng)年不用的資金可存入銀行，年利率為0。1。問如何使用這一筆資金，可以使4年后收益總和最大？
建立該問題的數(shù)學(xué)模型。
設(shè)第i年使用資金xi萬元，則4年后的收益為
由問題條件知，xi滿足
1.1最優(yōu)化問題簡介
于是這個資金使用問題的數(shù)學(xué)模型為
在實際應(yīng)用中，一個問題是不是可以表述為一個最優(yōu)化模型和怎樣表示為一個最優(yōu)化模型，這是優(yōu)化方法是否可以應(yīng)用的前提，因而是十分重要的。但優(yōu)化問題的建模和其他數(shù)學(xué)問題的建模一樣，不屬于精確科學(xué)或數(shù)學(xué)的范疇，而是一項技術(shù)或技藝，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法。當(dāng)然，建立的模型是否正確和模型的優(yōu)劣是可以通過實際效果來檢驗的。已有一些優(yōu)秀的優(yōu)化問題的建模教材，如書末參考文獻(xiàn)中的《運籌學(xué)案例》《優(yōu)化建模與Lindo/Lingo軟件》。
最優(yōu)化方法涵蓋的范圍很廣，對問題進(jìn)行分類研究形成了不同的學(xué)科分支�？梢源笾碌匕炎顑�(yōu)化問題分為兩類：連續(xù)型優(yōu)化問題和離散型優(yōu)化問題。本書主要介紹連續(xù)型優(yōu)化問題的理論和解法。
……
書單推薦
