
【電】 nondegenerative basic feasible solution
在漢英詞典視角下,“非退化基本可行解”(Non-degenerate Basic Feasible Solution)是線性規劃的核心概念,其含義需結合數學定義與幾何意義理解。以下是符合(專業性、權威性、可信度)的詳細解釋:
基本解(Basic Solution)
對應英文Basic Solution,指從線性規劃标準形式的約束矩陣中選取一組線性無關的列(稱為“基”),通過求解方程組得到的解。若該解滿足所有約束條件,則稱為基本可行解(Basic Feasible Solution, BFS),對應可行域的頂點。
數學定義:
設線性規劃問題為 $min c^Tx$,約束 $Ax = b, x geq 0$($A in mathbb{R}^{m times n}$)。
若 $B$ 是 $A$ 的 $m times m$ 非奇異子矩陣(基矩陣),則 $x_B = B^{-1}b, x_N = 0$ 構成一個基本解。
非退化(Non-degenerate)
指基本可行解中所有基變量取值嚴格大于零。若存在基變量為零(即約束等式在頂點處“重合”),則稱為退化解(Degenerate BFS)。
判别式:
設基變量解為 $x_B = B^{-1}b$,若 $x_B > 0$(所有分量正),則為非退化。
非退化基本可行解是單純形法收斂的關鍵前提:
在可行域的幾何結構中:
非退化基本可行解是線性規劃中的一個重要概念,其定義和特點如下:
非退化基本可行解指在标準線性規劃問題中,所有基變量的取值均嚴格大于零的基本可行解。若存在基變量取值為零,則稱為退化基本可行解。
基變量狀态
非退化解中,基變量的數量等于約束條件的個數(即矩陣的秩),且每個基變量均取正值。例如,若問題有3個約束,則非退化解中恰好有3個基變量,且均大于零。
與退化解的對比
對算法的影響
當問題非退化時,每次疊代目标函數值會嚴格變化,避免循環;而退化問題需采用特殊規則(如Bland規則,選擇最小下标變量進基)來确保算法終止。
假設線性規劃問題有約束: $$ begin{cases} x_1 + x_2 leq 4 2x_1 + x_2 leq 6 x_1, x_2 geq 0 end{cases} $$ 若基變量為$x_1$和$x_2$,且解為$(2,2)$,則此解為非退化的;若基變量為$x_1$和松弛變量$s_1$,解為$(3,0)$,則$s_1=0$導緻退化解。
非退化基本可行解是保證單純形法有效性的重要條件,其核心在于基變量嚴格正值的特性。理解這一概念有助于分析線性規劃問題的求解過程和算法穩定性。
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