
【電】 basic feasible
basic; essence
【計】 feasible solution
在運籌學和線性規劃領域,“基本可行解”(Basic Feasible Solution,簡稱BFS)是一個核心概念。以下是結合漢英詞典視角及數學定義的詳細解釋:
“基本” (Basic)
指該解由線性規劃問題約束方程組的一個基(Basis)确定。基是系數矩陣中一組線性無關的列向量構成的子矩陣,對應的變量稱為基變量(Basic Variables),其餘為非基變量(Non-basic Variables),其值通常設為0 。
“可行” (Feasible)
表示解滿足所有約束條件(包括等式約束和不等式約束),且位于可行域(Feasible Region)内,即解的值非負(對于标準型線性規劃)。
“解” (Solution)
即滿足方程組 $mathbf{Ax} = mathbf{b}$ 的變量取值組合 $mathbf{x} = (x_1, x_2, ldots, x_n)^T$。
綜合定義:
基本可行解是同時滿足以下兩個條件的解:
對于标準型線性規劃問題:
$$ begin{align}
text{minimize} quad & mathbf{c}^T mathbf{x}
text{subject to} quad & mathbf{Ax} = mathbf{b}
& mathbf{x} geq mathbf{0}
end{align}
$$ 其中 $mathbf{A}$ 為 $m times n$ 矩陣($m < n$),秩為 $m$。
基本可行解對應可行域的頂點(Extreme Point),線性規劃的最優解必在某個頂點處實現 。
單純形法(Simplex Method)通過沿着可行域的頂點(即基本可行解)疊代尋找最優解。
非基變量為零的特性減少了求解的變量維度,聚焦于關鍵變量組合。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
基本可行解 | Basic Feasible Solution (BFS) |
基變量 | Basic Variables |
非基變量 | Non-basic Variables |
可行域 | Feasible Region |
單純形法 | Simplex Method |
權威參考來源:
基本可行解是線性規劃中的一個核心概念,它與線性規劃問題的可行域和最優解密切相關。以下是詳細解釋:
基本可行解(Basic Feasible Solution)是指同時滿足以下兩個條件的解:
标準形式
線性規劃需轉化為标準形式:
[
begin{aligned}
text{目标函數:} & quad max(或 min)mathbf{c}^T mathbf{x}
text{約束條件:} & quad Amathbf{x} = mathbf{b}
& quad mathbf{x} geq 0
end{aligned}
]
其中 ( A ) 是 ( m times n ) 矩陣(( m < n )),且秩為 ( m )。
基變量與非基變量
基本解的構造
通過基變量對應的方程組 ( Bmathbf{x}_B = mathbf{b} )(( B ) 為基矩陣)解出基變量值 ( mathbf{x}_B = B^{-1}mathbf{b} ),非基變量為0。
可行性判定
若解出的基變量值均非負(即 ( mathbf{x}_B geq 0 )),則該基本解為基本可行解。
考慮約束: [ begin{cases} x_1 + x_2 leq 6 2x_1 + x_2 leq 8 x_1, x_2 geq 0 end{cases} ] 引入松弛變量 ( x_3, x_4 geq 0 ) 化為标準形式後,若選擇 ( x_1, x_2 ) 為基變量,解出 ( x_1=2, x_2=4 ),非基變量 ( x_3=x_4=0 ),且所有變量非負,則此解為基本可行解。
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