高考申論題
112年
[工業工程] 作業研究
第 一 題
📖 題組:
一、有一線性規劃問題如下: 極大化Z=3X1+3X2+4X3 受限於4X1+2X2+5X3≤100 2X1+2X2+4X3≤80 X1≥0, X2≥0, X3≥0 (一)請利用單純法(simplex method)求解此線性規劃問題的最佳解。(10分) (二)在最佳解決策變數值不變的情況下,請分別求算X1、X2及X3各變數其目標函數係數個別變動時允許的變動範圍分別為何?(10分) (三)在最佳基底不變的情況下,請分別求算各右手(right hand side)常數個別變動時允許的變動範圍分別為何?(10分)
一、有一線性規劃問題如下: 極大化Z=3X1+3X2+4X3 受限於4X1+2X2+5X3≤100 2X1+2X2+4X3≤80 X1≥0, X2≥0, X3≥0 (一)請利用單純法(simplex method)求解此線性規劃問題的最佳解。(10分) (二)在最佳解決策變數值不變的情況下,請分別求算X1、X2及X3各變數其目標函數係數個別變動時允許的變動範圍分別為何?(10分) (三)在最佳基底不變的情況下,請分別求算各右手(right hand side)常數個別變動時允許的變動範圍分別為何?(10分)
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
請利用單純法(simplex method)求解此線性規劃問題的最佳解。(10分)
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面對線性規劃的單純法求解題,首先應引入缺鬆變數(Slack Variables)將不等式轉換為標準型。接著建立初始單純法表格(Simplex Tableau),透過尋找目標函數列(Z列)的最負係數決定入基變數(Entering Variable),並以最小比值法則(Minimum Ratio Test)決定出基變數(Leaving Variable),反覆進行樞紐列運算,直到Z列係數皆大於等於零,即可得出最佳解。
小題 (二)
在最佳解決策變數值不變的情況下,請分別求算X1、X2及X3各變數其目標函數係數個別變動時允許的變動範圍分別為何?(10分)
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本題測驗「敏感度分析」中目標函數係數(C_j)的允許變動範圍。首先需由第(一)小題求得的最佳單純形表或基底反矩陣出發。對於非基底變數,直接分析其檢驗數($\bar{C}_j$)保持大於等於0的條件;對於基底變數,則需將其係數變動量乘上所在列的係數並加至檢驗數列,確保所有非基底變數的檢驗數仍不小於0。
小題 (三)
在最佳基底不變的情況下,請分別求算各右手(right hand side)常數個別變動時允許的變動範圍分別為何?(10分)
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要求解右手邊常數的敏感度分析,核心概念是「維持可行性 (Feasibility)」,即新的決策變數解 X_B = B^(-1) * b_new 必須大於等於零。考生應先由最佳單純形表取得基底反矩陣 B^(-1)(通常為鬆弛變數 S1, S2 所對應的欄位向量),再分別對 b1, b2 加上變動量 Δ,並解聯立不等式求得允許範圍。