、设某问题得到的模型为 12 min | | | | | | . nx x x s. t Ax b 其中 T nx xx ][ 1 , A和b为相应维数的矩阵和向量。 要把上面的问题变换成线性规划问题,只要注意到事实:对任意的 i x ,存在 0, i i v u 满足, iii v ux , i ii v ux || 事实上,我们只要取 2 || ii i xx u , 2 || i i i xx v 就可以满足上面的条件。 这样,记 T nu uu ][ 1 , T nvv v ] [ 1 ,从而我们可以把上面的问题变成 n i ii vu 1 )(min () ,0 A u v b s. t. uv 根据以上讨论,求解如下问题
时间: 2023-12-30 18:07:01 浏览: 95
CS-MINRES-QLP:复对称 Ax=b 或 min||Ax-b|| 的最小长度解-matlab开发
首先,我们将原问题的约束条件转化成以下形式:
$$
\begin{aligned}
& \sum_{i=1}^{n} \frac{x_i}{u_i} + \sum_{i=1}^{n} \frac{x_i}{v_i} + s \leq 12 \\
\Rightarrow & \sum_{i=1}^{n} \left(\frac{1}{u_i}+\frac{1}{v_i}\right)x_i + s \leq 12 \\
\Rightarrow & \begin{bmatrix}
\frac{1}{u_1} + \frac{1}{v_1} & \frac{1}{u_2} + \frac{1}{v_2} & \cdots & \frac{1}{u_n} + \frac{1}{v_n} & 1
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
x_1 \\ x_2 \\ \vdots \\ x_n \\ s
\end{bmatrix} \leq 12 \\
\Rightarrow & \begin{bmatrix}
\frac{1}{u_1}+\frac{1}{v_1} & \frac{1}{u_2}+\frac{1}{v_2} & \cdots & \frac{1}{u_n}+\frac{1}{v_n} & 1
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
x_1 \\ x_2 \\ \vdots \\ x_n \\ s
\end{bmatrix} + \begin{bmatrix}
0 \\ 0 \\ \vdots \\ 0 \\ -12
\end{bmatrix} \leq 0 \\
\end{aligned}
$$
然后,我们将条件 $\forall i, \exists u_i,v_i$ 转化成以下形式:
$$
\begin{aligned}
& \forall i, \exists u_i,v_i, 0<u_i,v_i \text{ s.t. } x_i = iu_i + iv_i \\
\Rightarrow & \forall i, \exists u_i,v_i, 0<u_i,v_i \text{ s.t. } iu_i - x_i + iv_i \leq 0 \text{ and } iv_i - x_i + iu_i \leq 0 \\
\Rightarrow & \begin{bmatrix}
-i & i & 0 & \cdots & 0 \\
-i & 0 & i & \cdots & 0 \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
-i & 0 & 0 & \cdots & i \\
0 & 0 & 0 & \cdots & 0
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
u_1 \\ v_1 \\ u_2 \\ \vdots \\ v_n
\end{bmatrix} + \begin{bmatrix}
x_1 \\ -x_1 \\ x_2 \\ \vdots \\ -x_n
\end{bmatrix} \leq \begin{bmatrix}
0 \\ 0 \\ \vdots \\ 0 \\ 0
\end{bmatrix}
\end{aligned}
$$
综上所述,我们得到了线性规划问题的标准形式:
$$
\begin{aligned}
\text{minimize } & \sum_{i=1}^{n} x_i \\
\text{subject to } & \begin{bmatrix}
\frac{1}{u_1}+\frac{1}{v_1} & \frac{1}{u_2}+\frac{1}{v_2} & \cdots & \frac{1}{u_n}+\frac{1}{v_n} & 1
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
x_1 \\ x_2 \\ \vdots \\ x_n \\ s
\end{bmatrix} + \begin{bmatrix}
0 \\ 0 \\ \vdots \\ 0 \\ -12
\end{bmatrix} \leq 0 \\
& \begin{bmatrix}
-i & i & 0 & \cdots & 0 \\
-i & 0 & i & \cdots & 0 \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
-i & 0 & 0 & \cdots & i \\
0 & 0 & 0 & \cdots & 0
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
u_1 \\ v_1 \\ u_2 \\ \vdots \\ v_n
\end{bmatrix} + \begin{bmatrix}
x_1 \\ -x_1 \\ x_2 \\ \vdots \\ -x_n
\end{bmatrix} \leq \begin{bmatrix}
0 \\ 0 \\ \vdots \\ 0 \\ 0
\end{bmatrix} \\
& u_i,v_i > 0, \forall i
\end{aligned}
$$
其中 $x_i, s$ 是变量,$u_i, v_i$ 是辅助变量。
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