定义一
图解法解线性规划问题:只含有两个决策变量的线性规划问题,可以通过在平面上作图的方法求解,这种求解线性规划问题的方法称为图解法。该方法简单直观,有助于我们理解求解线性规划问题的基本原理,用图解法解题时,不必将数学模型标准化,易于施行,但是我们一般只用图解法求解含两个变量的线性规划问题。[3]
定义二
图解法解其他数学运算:图解法是指利用图形来解决数学运算的方法。数学运算的本质是通过寻找数与数之间的关系来解决实际问题,整个过程比较抽象。如果我们能够利用图形这种工具,将复杂的数字之间的关系用图形形象地表示出来,能够更快更准地解决问题。
当我们用图解法解线性规划问题时,遵从如下步骤:
第一步,在平面上建立平面直角坐标系;
第二步.图示约束条件,找出可行域或判定可行域是空集;
第三步,图示目标函数,寻找最优解。[1]
例1 试用图解法求解下面的线性规划问题:
解 首先,按如下步骤绘出可行域(图1中阴影部分):
(1)绘出平面直角坐标系;
(2)绘出直线 ,第一个约束不等式是“≤”,故可行域位于直线的左下方;
(3)同理,依次绘出直线 与直线 ,判别可行域的方位;
(4)根据 ,绘出可行域;
其次,目标函数 可以变形为 ,即相应的直线族在 轴上截上截距的2倍是目标函数值。
图1
我们可以看到最优值应该在顶点C(4,1)取得,最优值是14。若求目标函数的最小值,则最小值是0,在原点O(0,0)取得。
通过观察可行域,发现:可行域中任意两点连线上的点仍在可行域内,即可行域是凸集,在描绘可行域时,我们亦可以利用原点判别可行域与已知直线的关系。[3]
线性规划问题的解的可能性
1.有唯一最优解的情况
例1即为此情形。
2.有多个最优解的情况
若将例1中的目标函数变更为 ,则目标函数族与线段BC所在的直线平行,线段BC上的所有点均是最优解,最优值唯一。
3.无有限最优解的情况
若某个线性规划问题的可行域是无界的,则有可能出现无有限最优解的情况,如将例1变更为:
其可行域是可以向上无限延伸的无界区域,最优解是 。
同时需注意到可行域无界并不意味着一定无有限最优解,若将本例中目标函数的最大值变更为求目标函数的最小值,此时有有限最优值0。