云大数学建模实验二

发布 2023-05-17 21:30:28 阅读 6143

一、整数线性规划问题。

圆钢原材料每根长5.5米,现需要a,b,c三种圆钢材料,长度分别为3.1m, 2.

1m, 1.2m 数量分别为100,200,400根,试安排下料方式,使所需圆钢原材料的总数最少。

问题假设:1)切割时没有损耗。

2)余料小于1.2m

建立数学模型:

一根原材料可采取的切割方案。

1.决策变量:对于一根原材料,采用第i种方案切割了xi根钢料。(i=1,2,3,4,5)

2.约束条件:

圆钢材料a:x1+x2≥100

圆钢材料b:x1+x3+2x4≥200

圆钢材料c:2x2+2x3+x4+4x5≥400

自然约束条件:xi≥0 ,xi∈n (i=1,2,3,4,5)

3.目标函数: min l=x1+x2+x3+x4+x5

完整的线性规划模型:

min =x1+x2+x3+x4+x5;

x1+x2>=100;

x1+x3+2*x4>=200;

2*x2+2*x3+x4+4*x5>=400;

gin(x1);

gin(x2);

gin(x3);

gin(x4);

gin(x5);

求解结果分析:

当有100根原材料按照方案二切割(一根a,两根c),100根原材料按照方案四切割(两根b,一根c),25根原材料按照方案五切割(4根c),此时用料最少,共用225根原材料。

二、非线性规划问题。

住宅小区服务中心选址:某地新建一个生活住宅区,共有20栋住宅楼,小区内所有道路都是东西或南北走向,开发商拟在小区内修建一个服务中心,地址选在离所有楼房的总路程最小的地方。为了保证建筑物之间有足够的空间,服务中心的位置与其它楼房位置之间的距离不能少于30米(已经考虑了所有建筑的占地面积),请你确定服务中心的位置。

设初始点x0=[20, 20], 设(ai,bi)(i=1,…20)为第i栋住宅楼的坐标:

a=[29.74 4.9 69.

32 65.0 98.3 55.

27 40.0 19.8 62.

5 73.3 37.58 0.

98 41.98 75.37 79.

38 92.0 84.47 36.

77 62.08 73.13],

b=[19.39 90.48 56.

92 63.18 23.44 54.

88 93.16 33.5 65.

5 39.19 62.73 69.

9 39.72 41.37 65.

52 43.5 34.6 75.

2 12.32 86.7].

问题假设:1)各种建筑的面积形状忽略不计。

2)建筑间的最短距离均为两点的直线距离。

3)小区内所有道路都是东西或南北走向。

数学模型建立:

设第i栋住宅楼的位置为(ai,bi),服务中心的位置为(x,y)

目标函数:

约束条件:≥30

完整的非线性规划模型:

model:

sets:zzl/1..20/:a,b;

endsets

data:a=29.74 4.

9 69.32 65.0 98.

3 55.27 40.0 19.

8 62.5 73.3 37.

58 0.98 41.98 75.

37 79.38 92.0 84.

47 36.77 62.08 73.

13;b=19.39 90.48 56.

92 63.18 23.44 54.

88 93.16 33.5 65.

5 39.19 62.73 69.

9 39.72 41.37 65.

52 43.5 34.6 75.

2 12.32 86.7;

enddata

min=@sum(zzl(i):(a(i)-x)^2)^(1/2)+(b(i)-y)^2)^(1/2)))

for(zzl(i):(a(i)-x)^2+(b(i)-y)^2)>=900);

end所以,服务中心设置在(1.28,9.90)时离所有楼房的总路程最小,最短距离为1950.088m.

三、目标规划问题。

设要把一种产品从2个产地运到3个客户处,发量、收量及产地到客户的运费单价如下表所示。

这是一个供求不平衡问题,产品缺少1500个单位,因此决定运费方案应按下列目标满足要求:

第一目标,客户1为重要部门,需求量必须全部满足;

第二目标,满足其他两个客户至少75%的需求量;

第三目标,从产地2到客户1的运输量至少要有1000个单位;

第四目标,运费尽量少;

请列出相应的目标规划模型,并用lingo程序求解。

设从产地1运到客户1、客户2、客户3的量分别为a1、a2、a3

从产地2运到客户1、客户2、客户3的量分别为b1、b2、b3

dmij(dpij)表示从产地i 运到客户j超出(低于)预定目标的量。

1)第一目标。

min=dm11+dp11+dm21+dp21;

a1+a2+a3=3000;

b1+b2+b3=4000;

a1+b1+dm11-dp11+dm21-dp21=2000;

a2+b2<=1500;

a3+b3<=5000;

结果:min=dm11+dp11+dm21+dp21=0

a1=0,a2=0,a3=3000

b1=2000,b2=1500,b3=500

2)第二目标。

max=dp12+dp22+dp13+dp23;

a1+a2+a3=3000;

b1+b2+b3=4000;

dm11+dp11+dm21+dp21=0;

a1+b1+dm11-dp11+dm21-dp21=2000;

a2+b2-dp12-dp22=1500*0.75;

a3+b3-dp13-dp23=5000*0.75;

结果:max=dp12+dp22+dp13+dp23=0

a1=1875,a2=1125,a3=0

b1=125,b2=0,b3=3875

3)第三目标。

min=dm21-dp21;

a1+a2+a3=3000;

b1+b2+b3=4000;

dm11+dp11+dm21+dp21=0;

dp12+dp22+dp13+dp23=125;

a1+b1+dm11-dp11+dm21-dp21=2000;

a2+b2-dp12-dp22=1500*0.75;

a3+b3-dp13-dp23=5000*0.75;

a1=1000,a2=0,a3=2000

b1=1000,b2=1250,b3=1750

4)第四目标。

min=10*a1+4*a2+12*a3+8*b1+10*b2+3*b3;

a1+a2+a3=3000;

b1+b2+b3=4000;

dm11+dp11+dm21+dp21=0;

dp12+dp22+dp13+dp23=125;

a1+b1+dm11-dp11+dm21-dp21=2000;

a2+b2-dp12-dp22=1500*0.75;

a3+b3-dp13-dp23=5000*0.75;

b1+dm21-dp21=1000;

dm21-dp21=0;

结果:min=10*a1+4*a2+12*a3+8*b1+10*b2+3*b3=41000

a1=1000,a2=1250,a3=750

b1=1000,b2=0,b3=3000

所以,最优的运送方案为:

运输费用为41000元。

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