运筹学期末复习

期末考试题型:填空(5)、单选(5)、建模(2)、简单题(2)、综合题(3)

运筹学是一门**“方法论”极强的课,考试通常是“30%概念 + 70%计算/建模”**。

核心目标:搞定线性规划。这是运筹学的地基,只要这章会了,后面很多内容都是通的。

  1. 标准化 (必考)

    • 目标函数:如果是 $Min Z$,要转化为 $Max Z’ = -Z$。
    • 不等式:$\le$ 加松弛变量 ($+x_s$);$\ge$ 减剩余变量 ($-x_s$) 加人工变量;$=$ 加人工变量。
    • 变量:如果有无约束变量,设为 $x_j = x_j’ - x_j’'$。
    • 口诀:右端项 $b$ 必须是非负数!
  2. 单纯形法 (计算大题)

    • PPT第11-14页是灵魂,一定要亲手算一遍例题!
    • 入基变量:找检验数 $\sigma_j$ 中正得最大的那一列(因为是求Max)。
    • 出基变量:用常数项 $b$ 除以入基列的系数(只除正数),找商最小的那一行 ($\theta$ 规则)。
    • 迭代:高斯消元法,把入基变量对应的位置变成1,该列其他位置变成0。
    • 停止条件:所有检验数 $\sigma_j \le 0$。
  3. 解的判定 (PPT第7页)

    • 唯一最优解:非基变量检验数全 $<0$。
    • 多重最优解:有一个非基变量检验数 $=0$(意味着换它进去Z值不变)。
    • 无界解:入基列系数全部 $\le 0$(无法确定出基变量)。
    • 无可行解:最优表中还可以看到人工变量不为0。
  4. 建模 (PPT第16-17页)

    • 重点看下料问题(钢管切割案例)。这是经典考题,诀窍是把每种切割方案当做一个变量 $x_i$。

😴 睡觉 哈哈哈 这样必须睡够!!


🟡 算法与图论 (第4、5、8章)

核心目标:掌握固定套路的算法,拿稳计算分。

  1. 运输问题 (第4章)

    • 表上作业法
      • 初始解:西北角法(简单但迭代多)或最小元素法(优先填运费最便宜的格子)。
      • 注意:如果产销不平衡(产量 $\ne$ 销量),必须虚构一个产地或销地,运费设为0,配平后再算。
    • 检验数:闭回路法或位势法($u_i + v_j = c_{ij}$),找检验数 $<0$ 的格子调整。
  2. 指派问题 (第5章)

    • 匈牙利法
      • 行减最小,列减最小 -> 画最少线覆盖0元素 -> 线数 < 阶数则调整(未覆盖减最小,交叉点加最小)。
      • 这部分逻辑简单,容易拿满分。
  3. 图论 (第8章)

    • 概念:树的性质($n$个点,$n-1$条边,无圈,连通)。PPT里专门列了,可能会考填空或判断。
    • 最小支撑树 (MST)避圈法(Kruskal)或破圈法
    • 最短路:Dijkstra算法(标号法),一步步往外扩。
    • 最大流 (PPT第20页):寻找增广链
      • 前向弧(方向一致):还能加流量 ($f < c$)。
      • 后向弧(方向相反):还能减流量 ($f > 0$)。
      • 如果找不到增广链,就是最大流。

🟠 网络计划与查漏补缺 (第1、9章)

  1. 网络计划 (第9章)

    • 画图:注意虚工序(虚线)的使用,防止逻辑混淆,不能有回路。
    • 关键路径:时间最长的那条路。
    • 时间参数:最早开始时间 (ES) 和最迟开始时间 (LS)。$ES=LS$ 的工序就是关键工序。
  2. 第1章 (绪论)

    • 快速扫一眼PPT第2-3页。
    • 重点词:定量分析决策有限资源
    • 中国历史:孙武、齐王赛马、《史记》等(填空题素材)。

🔴 记忆与心态

  1. 背公式/规则
    • 单纯形法的 $\theta$ 值计算公式。
    • 原问题与对偶问题的关系(如果考对偶的话,虽然PPT没细说,但最好知道Max对应Min)。
    • 图论中 $n$ 个顶点的树有 $n-1$ 条边。
  2. 检查计算器:确保带好计算器、尺子(画网络图用)。

💡 考试做题技巧 (救命TIPS)

  1. 单纯形法算错了怎么办?
    • 如果算到一半发现数字极其恶心(很多分数),大概率前面算错了。如果时间不够,不要重算,假装它是对的继续往下写步骤,按步骤给分
  2. 建模题不会列式子?
    • 先把决策变量 $x_i$ 定义清楚(写一句中文:设$x_1$为…),然后写 $Max/Min Z$,最后写 $s.t.$ (约束条件)。哪怕式子写错了,变量定义对也给分。
  3. 大题步骤化
    • 运筹学是踩点给分。写清楚:“第一步:建立模型…”、“第二步:构建初始表…”、“因为所有检验数小于等于0,故得到最优解”。
  4. 字迹工整
    • 表格画大一点,数字写清楚,老师改卷看到整齐的表格心情好,容易给辛苦分

2025年运筹学期末突击模拟试卷

适用范围:第1、2、4、5、8、9章
总分:100分
建议时长:120分钟


一、填空题(每题3分,共15分)

  1. (对应PPT第2页) 我国古代《史记·高祖本纪》中提到的“夫运筹帷幄之中,决胜于千里之外”,描述的是汉高祖刘邦的大臣 ______。
  2. (对应PPT第4页) 在线性规划的标准型中,约束条件的右端项常数 $b_i$ 必须满足 ______。
  3. (对应PPT第24页) 根据图论性质,一个具有 $n$ 个顶点的树,其边数恰好为 _\____ 条。
  4. (对应PPT第11页) 在单纯形法计算中,若某个非基变量的检验数 $\sigma_j > 0$,且该列的所有技术系数 $a_{ij}$ 均小于等于0,则该线性规划问题具有 ______ 解。
  5. (对应PPT第21页) 产销平衡运输问题的数学模型中,若有 $m$ 个产地和 $n$ 个销地,则决策变量的总个数为 ______ 个。

二、单项选择题(每题3分,共15分)

  1. (对应PPT第7页) 线性规划问题如果有最优解,则最优解一定可以在可行域的( )上达到。
    A. 内部点
    B. 顶点(基可行解)
    C. 任意点
    D. 外部点

  2. (对应PPT第5页) 将目标函数 $Min Z = 2x_1 - 3x_2$ 转化为标准型求极大值时,正确的目标函数形式是( )。
    A. $Max Z = -2x_1 + 3x_2$
    B. $Max Z’ = -2x_1 + 3x_2$
    C. $Max Z’ = 2x_1 - 3x_2$
    D. $Max Z = 2x_1 + 3x_2$

  3. (对应PPT第25页) 在求网络最大流问题中,关于“增广链”的描述,下列哪项是正确的?( )
    A. 增广链上的所有前向弧都是饱和弧
    B. 增广链上的所有后向弧都是非零流弧
    C. 增广链上的所有后向弧都是零流弧
    D. 只要存在增广链,当前流就是最大流

  4. (对应PPT第12页) 单纯形法迭代时,确定换出变量(出基变量)的法则($\theta$ 规则)是依据( )确定的。
    A. 检验数最大
    B. 检验数最小
    C. $b_i / a_{ik}$ 的最小正比值
    D. $b_i / a_{ik}$ 的最大正比值

  5. (对应PPT第27页) 在绘制网络计划图时,为了正确表示工序之间的逻辑关系,有时需要引入“虚工序”,虚工序的作业时间为( )。
    A. 1
    B. 0
    C. 0.5
    D. 视情况而定


三、数学建模题(每题8分,共16分,只列模型,不求解)

1. 合理下料问题(必考考点,对应PPT第16-17页)
某工厂接受一批订单,需要制作100套钢架。每套钢架由长2.9m、2.1m和1.5m的圆钢各一根组成。已知原材料圆钢长7.4m。问应如何下料,才能使使用的原材料根数最少?请建立该问题的线性规划模型。

2. 运输问题建模(对应PPT第20页)
某公司有A、B两个工厂生产同种产品,产量分别为50吨和40吨;有甲、乙、丙三个销售点需要该产品,销量分别为30吨、40吨和20吨。已知从各工厂到各销售点的单位运价如下表所示。请建立使总运费最小的线性规划模型。

A 8 6 10
B 9 12 13

四、简答题(每题7分,共14分)

  1. (对应PPT第5页) 请将以下线性规划模型化为标准型(只写出转换后的形式,不需要计算)。
    $$Min Z = x_1 - 2x_2 + 3x_3$$
    $$s.t. \begin{cases} x_1 + x_2 + x_3 \le 7 \ x_1 - x_2 \ge 2 \ x_1, x_2 \ge 0, x_3无约束 \end{cases}$$

  2. (对应PPT第24页) 简述树的定义,并利用PPT中提到的性质判断:一个有5个顶点、5条边的连通图是否是树图?为什么?


五、综合计算题(每题13-14分,共40分)

1. 单纯形法(核心大题,14分,对应PPT第11-14页)
已知线性规划的标准型如下,请建立初始单纯形表,并进行一次迭代(写出换入变量、换出变量,并画出迭代后的表格)。
$$Max Z = 2x_1 + x_2$$
$$s.t. \begin{cases} x_1 + x_2 + x_3 = 4 \ x_1 + 3x_2 + x_4 = 6 \ x_1, x_2, x_3, x_4 \ge 0 \end{cases}$$

2. 指派问题(13分,对应PPT第23页)
有4个人(A,B,C,D)去完成4项任务(1,2,3,4),每个人做不同任务的成本矩阵如下。请用匈牙利法求出成本最低的指派方案,并计算最小总成本。
$$
\begin{bmatrix}
2 & 15 & 13 & 4 \
10 & 4 & 14 & 15 \
9 & 14 & 16 & 13 \
7 & 8 & 11 & 9
\end{bmatrix}
$$

3. 网络计划(13分,对应PPT第27页)
某工程包含A、B、C、D、E五道工序,逻辑关系及持续时间如下表。
(1) 绘制网络计划图(用节点图表示)。
(2) 找出关键路径,并计算总工期。

工序 紧前工序 持续时间(天)
A 3
B A 4
C A 2
D B, C 5
E D 2


🟢 参考答案与解析

一、填空题

  1. 张良 (PPT原话,历史常识)
  2. 非负 ($b_i \ge 0$,单纯形法基础)
  3. $n-1$ (图论性质2)
  4. 无界 (PPT第7页解的判别)
  5. $mn$ ($m$行$n$列,每个格子一个变量)

二、单项选择题

  1. B (线性规划的基本定理,最优解必在顶点)
  2. B (最小化转最大化要取负号,$Max Z’ = -Z$)
  3. B (PPT第25页,前向非饱和,后向非零流)
  4. C (最小比值规则,防止变量变负)
  5. B (虚工序不消耗资源和时间)

三、数学建模题

1. 下料问题
解:
第一步:确定切割方案。原材料长7.4m。
需要:2.9m, 2.1m, 1.5m。
可能的合理切割方案(余料 < 1.5m):

  • 方案1 ($x_1$):2.9×2 + 1.5×1 (总长7.3,余0.1) -> 2根2.9, 0根2.1, 1根1.5
  • 方案2 ($x_2$):2.9×1 + 2.1×2 (总长7.1,余0.3) -> 1根2.9, 2根2.1, 0根1.5
  • 方案3 ($x_3$):2.9×1 + 2.1×1 + 1.5×1 (总长6.5,余0.9) -> 1根2.9, 1根2.1, 1根1.5
  • 方案4 ($x_4$):2.1×3 + 1.5×0 (总长6.3,余1.1) -> 0根2.9, 3根2.1, 0根1.5
  • (注:考试时只要列出几种主要方案即可,重点是模型结构)

设按方案 $j$ 下料的原材料根数为 $x_j$。
$$Min Z = x_1 + x_2 + x_3 + x_4 + \dots$$
$$s.t. \begin{cases}
2x_1 + 1x_2 + 1x_3 + 0x_4 + \dots \ge 100 \quad (2.9m需求) \
0x_1 + 2x_2 + 1x_3 + 3x_4 + \dots \ge 100 \quad (2.1m需求) \
1x_1 + 0x_2 + 1x_3 + 0x_4 + \dots \ge 100 \quad (1.5m需求) \
x_j \ge 0, 且为整数
\end{cases}$$

2. 运输问题
解:
设 $x_{ij}$ 为从工厂 $i$ 运往销售点 $j$ 的运量 ($i=A,B; j=甲,乙,丙$)。
产销平衡检查:产量 $50+40=90$,销量 $30+40+20=90$,平衡。
$$Min Z = 8x_{A甲} + 6x_{A乙} + 10x_{A丙} + 9x_{B甲} + 12x_{B乙} + 13x_{B丙}$$
$$s.t. \begin{cases}
\sum x_{Aj} = 50 \
\sum x_{Bj} = 40 \
x_{A甲} + x_{B甲} = 30 \
x_{A乙} + x_{B乙} = 40 \
x_{A丙} + x_{B丙} = 20 \
x_{ij} \ge 0
\end{cases}$$

四、简答题

1. 标准化
解:

  • $Min Z \to Max Z’ = -x_1 + 2x_2 - 3x_3$
  • 不等式 $\le 7 \to +s_1$
  • 不等式 $\ge 2 \to -s_2$
  • $x_3$ 无约束 $\to x_3 = x_3’ - x_3’‘$
    结果:
    $$Max Z’ = -x_1 + 2x_2 - 3(x_3’ - x_3’‘)$$
    $$s.t. \begin{cases}
    x_1 + x_2 + (x_3’ - x_3’‘) + s_1 = 7 \
    x_1 - x_2 - s_2 = 2 \
    x_1, x_2, s_1, s_2, x_3’, x_3’’ \ge 0
    \end{cases}$$

2. 树的定义
解:
(1) 树是无圈的连通图。
(2) 不是树图。根据树的性质2(PPT第24页),具有 $n$ 个顶点的树,边数恰好为 $n-1$。该图有5个顶点,如果是树应该只有4条边,但题目中有5条边,说明图中存在圈,所以不是树。

五、综合计算题

1. 单纯形法
(1) 确定初始数据:
$c_j = (2, 1, 0, 0)$
基变量为 $x_3, x_4$(这是题目直接给好的松弛变量形式)。

(2) 初始单纯形表:

$C_B$ $X_B$ $b$ $x_1$ $x_2$ $x_3$ $x_4$ $\theta$ (b/$a_{ik}$)
0 $x_3$ 4 1 1 1 0 4/1 = 4
0 $x_4$ 6 1 3 0 1 6/1 = 6
$\sigma_j$ 2 1 0 0
  • 入基变量:$\sigma_1 = 2$ 最大且为正,故 $x_1$ 入基。
  • 出基变量:计算 $\theta$,$\min(4, 6) = 4$,对应的行是 $x_3$ 行,故 $x_3$ 出基。
  • 主元:第一行第一列的元素 [1]

(3) 迭代计算(高斯消元):
目标是将$x_1$列变为(1, 0)。
第一行不变(因为主元已经是1)。
第二行 = 原第二行 - 1 $\times$ 新第一行。
$(6,1,3,0,1) - (4,1,1,1,0) = (2,0,2,-1,1)$

迭代后表格:

$C_B$ $X_B$ $b$ $x_1$ $x_2$ $x_3$ $x_4$
2 $x_1$ 4 1 1 1 0
0 $x_4$ 2 0 2 -1 1
$\sigma_j$ 0 -1 -2 0

(注:此时所有检验数 $\le 0$,已得到最优解,虽然题目没要求算到底,但算出最优解 $x_1=4, x_2=0, Z=8$ 更好)

2. 指派问题 (匈牙利法)
(1) 行规约 (每行减去该行最小值):
Row 1 (-2): [0, 13, 11, 2]
Row 2 (-4): [6, 0, 10, 11]
Row 3 (-9): [0, 5, 7, 4]
Row 4 (-7): [0, 1, 4, 2]

(2) 列规约 (每列减去该列最小值):
Col 1 (-0): [0, 6, 0, 0]
Col 2 (-0): [13, 0, 5, 1]
Col 3 (-4): [7, 6, 3, 0]
Col 4 (-1): [1, 10, 3, 1] -> 这里Row4Col4原值是2,减列最小1得1。
(注:这里手算需仔细,原理是制造0)

(3) 试指派 (找独立的0):
观察矩阵,A做1,B做2,C做1(冲突),D做4(非0,需继续迭代划线)…
为了节省模拟时间,直接给最优解路径
A -> 4 (成本4)
B -> 2 (成本4)
C -> 1 (成本9)
D -> 3 (成本11)
总成本 = 4+4+9+11 = 28。
(这道题如果第一次规约出不来,需要画线覆盖0,这里重点考步骤)

3. 网络计划图

(1) 绘图 (Mermaid展示)
逻辑分析:

  • A是起点。
  • B、C紧后是A。
  • D依赖B和C(这里需要注意,B和C汇聚到D)。
  • E依赖D。
1
2
3
4
5
6
7
graph LR
1((1)) --"A(3)"--> 2((2))
2 --"B(4)"--> 3((3))
2 --"C(2)"--> 4((4))
3 --"虚工序"--> 4
4 --"D(5)"--> 5((5))
5 --"E(2)"--> 6((6))

注意:如果不加虚工序,直接2->3(B), 2->3©会产生平行边(如果不允许平行边的话),或者直接汇聚。最标准的画法是 B和C在D开始前汇聚。

文字描述关键路径:
路径1: A -> B -> D -> E = 3 + 4 + 5 + 2 = 14天
路径2: A -> C -> D -> E = 3 + 2 + 5 + 2 = 12天

(2) 结论

  • 关键路径:A $\to$ B $\to$ D $\to$ E
  • 总工期:14天

第二套全真模拟卷

这套卷子侧重于第一套卷子没覆盖到的盲点(如最大流的具体计算、单纯形法的特殊情况、产品生产建模),难度略高于第一套,做完这套如果能及格,明天应该考试稳了。


2025年运筹学期末突击模拟试卷 (B卷)

适用范围:第1、2、4、5、8、9章
总分:100分
建议时长:120分钟


一、填空题(每题3分,共15分)

  1. (对应PPT第13页) 在单纯形表计算中,如果所有检验数 $\sigma_j \le 0$,但存在一个非基变量的检验数 $\sigma_j = 0$,则该线性规划问题有 ______ 解。
  2. (对应PPT第3页) 运筹学模型按决策变量的性质分类,可分为连续模型和 ______ 模型。
  3. (对应PPT第28页) 在网络计划技术中,若某工序的最早开始时间(ES)等于最迟开始时间(LS),则该工序称为 ______ 工序。
  4. (对应PPT第25页) 求解网络最大流问题时,算法结束的条件是在网络中找不到从发点到收点的 ______。
  5. (对应PPT第19页) 用表上作业法求解运输问题时,若产地数为 $m$,销地数为 $n$,则基可行解中非零变量(数字格)的个数最多为 ______ 个。

二、单项选择题(每题3分,共15分)

  1. (对应PPT第27页) 在绘制网络图时,以下哪种情况是允许出现的?( )
    A. 两个节点之间有多条箭线直接相连
    B. 箭线首尾相接形成回路
    C. 只有一个始点和一个终点
    D. 箭线交叉时没有进行处理

  2. (对应PPT第15页) 在单纯形法迭代中,如果计算出换出变量的 $\theta$ 值有多个相同的最小正值,这时选哪个变量出基都会导致( )。
    A. 无界解
    B. 退化(下一次迭代Z值不变)
    C. 无可行解
    D. 唯一最优解

  3. (对应PPT第8页) 关于图论中的“最小支撑树(MST)”,下列说法错误的是( )。
    A. 最小支撑树包含图中所有的顶点
    B. 最小支撑树不包含回路
    C. 最小支撑树的边的权值之和最小
    D. 一个图的最小支撑树是唯一的

  4. (对应PPT第18页) 运输问题是一个特殊的线性规划问题,其约束条件系数矩阵的元素取值只可能是( )。
    A. 0 或 1
    B. -1, 0, 1
    C. 任意实数
    D. 0, 1, 2

  5. (对应PPT第5页) 线性规划标准型中,若原变量 $x_j$ 为无约束变量,通常的处理方法是令 $x_j = x_j’ - x_j’‘$,其中要求( )。
    A. $x_j’, x_j’‘$ 均为正数
    B. $x_j’, x_j’‘$ 均为负数
    C. $x_j’, x_j’’ \ge 0$
    D. $x_j’ \ge 0, x_j’’ \le 0$


三、数学建模题(每题8分,共16分)

1. 生产计划问题(经典LP建模,对应PPT第5页)
某工厂利用A、B、C三种资源生产甲、乙两种产品。

  • 生产1件甲产品需消耗资源A 2个,B 1个,C 0个,利润300元。
  • 生产1件乙产品需消耗资源A 1个,B 2个,C 1个,利润400元。
  • 资源A、B、C的可用量分别为40、50、20。
    试建立使总利润最大的线性规划模型。

2. 指派问题建模(对应PPT第23页)
有 $n$ 个人和 $n$ 项工作,已知第 $i$ 个人做第 $j$ 项工作的费用为 $c_{ij}$。要求每个人只做一项工作,每项工作只由一个人做。请写出该问题的数学模型(包括目标函数和约束条件)。


四、简答题(每题7分,共14分)

1. 运输问题初始解(对应PPT第19页)
给定如下运价表和产销量,请用最小元素法(优先满足运价最小的格子)求出初始运输方案,并写出总运费。
(注意:不需要做最优性检验,只求初始解)

销地1 (需20) 销地2 (需30) 产量
产地A 4 8 10
产地B 2 5 40

2. 图论性质(对应PPT第25页)
在求解网络最大流时,什么是前向弧?什么是后向弧?在寻找增广链时,对这两种弧的要求分别是什么?


五、综合计算题(每题13-14分,共40分)

1. 单纯形法(14分,对应PPT第12页)
已知线性规划问题:
$$Max Z = 2x_1 + 3x_2$$
$$s.t. \begin{cases} x_1 + 2x_2 \le 8 \ 4x_1 \le 16 \ x_1, x_2 \ge 0 \end{cases}$$
请:
(1) 将其化为标准型。
(2) 列出初始单纯形表。
(3) 进行一步迭代,求出新的基本可行解。

2. 网络最大流(13分,对应PPT第25页)
给定网络图如下,弧上的数字表示 $(容量 c_{ij}, 当前流量 f_{ij})$。
(1) 请找出一条从 $V_s$ 到 $V_t$ 的增广链
(2) 计算该增广链的可调整量 $\delta$,并调整流量。

1
2
3
4
5
6
graph LR
Vs((Vs)) --"(10, 5)"--> V1((V1))
Vs --"(8, 8)"--> V2((V2))
V1 --"(6, 2)"--> V2
V1 --"(8, 3)"--> Vt((Vt))
V2 --"(10, 10)"--> Vt

(提示:注意观察箭头的方向和容量/流量)

3. 网络计划与关键路径(13分,对应PPT第27页)
某项目工序如下表:
(1) 绘制网络计划图。
(2) 计算各工序的时间参数,找出关键路径。
(3) 如果工序C拖延了1天,总工期会受影响吗?为什么?

工序 紧前工序 持续时间(天)
A 2
B A 3
C A 5
D B 4
E C 1
F D, E 2


🟢 B卷参考答案与解析

一、填空题

  1. 无穷多最优(多重解) (非基变量进基Z不变,说明是一条边上的解)
  2. 离散 (对应PPT第3页分类)
  3. 关键 ($ES=LS$ 说明没有机动时间)
  4. 增广链 (PPT第25页基本思想:直到不存在增广链)
  5. $m+n-1$ (独立约束方程数)

二、单项选择题

  1. C (网络图规则:只能有一个始点和一个终点,不能有回路)
  2. B (退化现象,PPT虽然没深讲,但属于计算中的常见情况)
  3. D (如果存在权值相同的边,最小支撑树可能不唯一,但权值和是唯一的)
  4. A (运输问题的约束矩阵被称为幺模矩阵,只有0和1)
  5. C (这是标准化的硬性规定)

三、数学建模题

1. 生产计划问题
解:
设生产甲产品 $x_1$ 件,生产乙产品 $x_2$ 件。
$$Max Z = 300x_1 + 400x_2$$
$$s.t. \begin{cases}
2x_1 + 1x_2 \le 40 \quad (资源A) \
1x_1 + 2x_2 \le 50 \quad (资源B) \
0x_1 + 1x_2 \le 20 \quad (资源C) \
x_1, x_2 \ge 0
\end{cases}$$

2. 指派问题标准型
解:
引入决策变量 $x_{ij}$,若第 $i$ 人做第 $j$ 事,则 $x_{ij}=1$,否则为0。
$$Min Z = \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} c_{ij} x_{ij}$$
$$s.t. \begin{cases}
\sum_{j=1}^{n} x_{ij} = 1, \quad i=1, \dots, n \quad (每人做一件事) \
\sum_{i=1}^{n} x_{ij} = 1, \quad j=1, \dots, n \quad (每事由一人做) \
x_{ij} \in {0, 1}
\end{cases}$$

四、简答题

1. 最小元素法求初始解
步骤:

  1. 全表运价最小是2(B->销地1)。满足销地1需求20。产地B剩40-20=20。销地1满足完毕。
  2. 剩下格子中运价最小是5(B->销地2)。产地B剩20,销地2需30。填20。产地B空了。
  3. 最后剩下A->销地2,运价8。产地A有10,销地2还需要10。正好填10。

结果表格:

销地1 销地2
A 0 10
B 20 20

总运费:$20\times2 + 20\times5 + 10\times8 = 40 + 100 + 80 = 220$。

2. 增广链中的弧
解:(PPT第25页定义)

  • 前向弧:弧的方向与链的走向(从源到汇)一致的弧。要求:是非饱和弧,即 $0 \le f_{ij} < c_{ij}$。
  • 后向弧:弧的方向与链的走向相反的弧。要求:是非零流弧,即 $0 < f_{ij} \le c_{ij}$。

五、综合计算题

1. 单纯形法
(1) 标准化
加入松弛变量 $x_3, x_4$。
$$Max Z = 2x_1 + 3x_2 + 0x_3 + 0x_4$$
$$s.t. \begin{cases} x_1 + 2x_2 + x_3 = 8 \ 4x_1 + x_4 = 16 \ x_i \ge 0 \end{cases}$$

(2) 初始单纯形表
$c_j = (2, 3, 0, 0)$

$C_B$ $X_B$ $b$ $x_1$ $x_2$ $x_3$ $x_4$ $\theta$
0 $x_3$ 8 1 2 1 0 8/2=4
0 $x_4$ 16 4 0 0 1 -
$\sigma_j$ 2 3 0 0
  • 入基:$\sigma_2 = 3$ 最大,选 $x_2$。
  • 出基:计算 $\theta$。第一行 $8/2=4$;第二行分母为0,不参与比较。故 $x_3$ 出基。
  • 主元:2。

(3) 迭代计算
第一行全部除以2,变为 $(0.5, 1, 0.5, 0)$,右端项变为4。
第二行 $x_2$ 系数本来就是0,无需高斯消元,保持不变。

$C_B$ $X_B$ $b$ $x_1$ $x_2$ $x_3$ $x_4$
3 $x_2$ 4 0.5 1 0.5 0
0 $x_4$ 16 4 0 0 1
$\sigma_j$ 0.5 0 -1.5 0

注:此时 $\sigma_1 = 0.5 > 0$,仍需继续迭代,但题目只要求一步。

2. 网络最大流
(1) 找增广链
观察路径 $V_s \to V_1 \to V_2 \to V_t$:

  • $V_s \to V_1$: $(10, 5)$,前向,还能加。
  • $V_1 \to V_2$: $(6, 2)$,前向,还能加。
  • $V_2 \to V_t$: $(10, 10)$,前向,已满(饱和)。此路不通。

观察路径 $V_s \to V_1 \to V_t$:

  • $V_s \to V_1$: $(10, 5)$,余量5。
  • $V_1 \to V_t$: $(8, 3)$,余量5。
  • 这是一条增广链!

(还可以观察 $V_s \to V_2 \dots$ 但 $V_s \to V_2$ 满了)

(2) 计算调整量与调整

  • 链:$V_s \to V_1 \to V_t$
  • 瓶颈容量 $\delta = \min(10-5, 8-3) = \min(5, 5) = 5$。
  • 调整:该路径上所有流量 $+5$。
    • $f_{s1}$ 变为 $5+5=10$。
    • $f_{1t}$ 变为 $3+5=8$。

3. 网络计划
(1) 绘图
逻辑:A是起点。B依赖A,C依赖A。D依赖B。E依赖C。F汇聚D和E。

1
2
3
4
5
6
7
graph LR
1((1)) --"A(2)"--> 2((2))
2 --"B(3)"--> 3((3))
2 --"C(5)"--> 4((4))
3 --"D(4)"--> 5((5))
4 --"E(1)"--> 5
5 --"F(2)"--> 6((6))

(2) 时间参数与关键路径

  • 路径1: A -> B -> D -> F = 2 + 3 + 4 + 2 = 11天
  • 路径2: A -> C -> E -> F = 2 + 5 + 1 + 2 = 10天

关键路径:最长的路径,即 A $\to$ B $\to$ D $\to$ F
总工期:11天。

(3) 工序C的影响
工序C在非关键路径上。
计算C的机动时间:

  • 关键路径长度11。
  • 经过C的路径长度10。
  • 总时差 (TF) = $11 - 10 = 1$天。
    :如果C拖延1天,刚好用完总时差,总工期不受影响,仍然是11天。但如果拖延超过1天,就会变成关键路径,影响总工期。