如何使用线性规划解决优化问题

线性规划解决优化问题使用方法

线性规划简介及如何使用图形和单纯形算法解决

Isaac Smith在Unsplash上的照片

背景

线性规划(LP)是一种优化技术,用于从指定的目标函数中找到最佳解,同时满足一些约束条件。它应用于从金融到电子商务等各种行业,如果你是一名数据科学家,了解它是很值得的。LP的关键特点是线性部分,这意味着约束条件和目标函数都被表达为线性关系。在本文中,我们将介绍一个示例LP问题以及如何使用单纯形算法图形方法解决它。

图形方法

基本问题

我们将从图形方法开始,因为它是最容易理解的,也能给我们提供对LP的实际直觉。

假设我们经营一家小型企业,出售售价为£3的冰沙和售价为£2的咖啡,这是我们的两个决策变量由于我们的原料限制,我们每天只能生产75杯冰沙和100杯咖啡。此外,我们每天只有140个杯子可供冰沙和咖啡使用。现在,让我们将其制定为一个LP问题!

制定

如果我们将x表示为冰沙,将y表示为咖啡,则我们要最大化以下目标函数c,作为决策变量的函数:

满足以下约束条件:

决策变量需要是非负的。

现在是时候绘制这些约束条件了!

绘图

由于这是一个二维问题,我们可以将约束条件绘制在笛卡尔坐标图上的直线上(线性部分!):

由作者在Python中生成的绘图

灰色区域被称为可行区域,在这个区域内的任何解都是有效的,因为它满足约束条件。