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最優性

鎖定
最優性,運籌學中的術語,對偶問題的基本性質之一。如果X是原問題的可行解,Y是對偶問題的可行解,並且CX=Yb,那麼X和Y分別為原問題和對偶問題的最優解。這個定理説明了如果找到原問題和對偶問題的可行解,且它們目標函數值如果相等,那麼這兩個可行解都是各自問題的最優解。 [1] 
中文名
最優性
外文名
optimizationcondition
分    類
數學 運籌學
形    式
標準 矩陣
功    能
找最優解

最優性定義

最優性標準形式

假定原問題是最大化問題即線性規劃問題(LP)的標準形式:
其對偶問題(DLP)如下式所示:
如果xj(j=1,···,n)是原問題的可行解,yi(i=1,···,m)是其對偶問題的可行解,且有
則xj(j=1,···,n)是原問題的最優解,yi(i=1,···,m)是其對偶問題的最優解。 [2] 

最優性矩陣形式

矩陣形式的線性規劃問題的原問題為:
對偶問題為:
若原問題及其對偶問題均有可行解,且CX=Yb,則原問題和對偶問題的可行解分別均是兩者的最優解。

最優性數學證明

最優性一般形式

最優解使某線性規劃的目標函數達到最優值(最大值或最小值)的任一可行解。設x*是原問題的可行解,y*是對偶問題的可行解。
原問題如果是最大化問題,必有
對偶問題則是最小化問題,必有
弱對偶性,原問題任一可行解(最優解屬於可行解)的目標函數值是其對偶問題的下界:
所以,
由條件知
,即上式的兩頭需要取等式,那麼中間的等式也成立:
此等式表明如果原問題和對偶問題目標函數值相等,那必定是在最優解的情形下取得的。

最優性矩陣形式

設X是原問題的可行解,Y是對偶問題的可行解。由弱對偶性可知對偶問題的所有可行解Yo都存在Yob≥CX,由條件知CX=Yb,所以Yob≥Yb,可見Y是使目標函數取值最小的可行解,因此是最優解。
同理可證明,對於原問題的所有可行解Xo,存在CX=Yb≥CXo,所以X是最優解。 [3] 

最優性適用範圍

無論原問題是極大化問題和極小化問題均適用。
參考資料
  • 1.    賈貞.運籌學原理與實驗教程.武漢:華中師範大學出版社,2008:42
  • 2.    胡運權.運籌學教程 第4版.背景:清華大學出版社,2012:67
  • 3.    《運籌學》教材編寫組.運籌學(第三版).北京:清華大學出版社,2011:57