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运筹学期末练习卷:六类题型建模与对偶、网络计划答题要点
2026/11/3 5:11:13 网站建设 项目流程

简介:《运筹学期末练习试卷(1).doc》面向运筹学期末复习与自测的本科生、考研备考生及需巩固建模方法的读者,围绕线性规划、整数规划、网络分析与计算题组织练习,帮助梳理考点并训练从实际问题抽象数学模型的能力。压缩包内共1个doc文件,大小约1.09MB,内容按建模题、名词解释、作图填空和计算题展开,涵盖生产计划利润最大化、经济规模整数约束、PERT/CPM关键路径、定性定量分析、对偶问题、决策树及运输问题表上作业等典型题型。已有571人学习,适合用于考前查漏补缺、课堂练习对照和解题思路复盘;题目附有部分建模与求解过程,可据此理解约束条件设置、关键路线判断及对偶解求法,提升独立完成同类题目的效率。

1. 先看清这张卷子的分值分布

运筹学期末这张练习卷,分值几乎是把考点写在脸上:建模30分、名词解释10分、网络图填空15分、计算题30分、对偶综合15分。真正拉开差距的不是单纯形表算得多快,而是建模题变量设得对不对、网络图总时差有没有算反。整张卷子就六类题——线性规划建模、整数规划0-1建模、对偶与互补松弛、网络计划关键路线、决策树、运输问题表上作业。复习时间紧的人,先把这六类的答题骨架背下来,再拿真题往里套,比从头推公式快得多。这张卷子适合期末前两周拿来卡时间练,也适合面试前快速过一遍建模思路。

2. 建模题:三类模型怎么落笔才不返工

建模题一共30分,三道小题各10分,只建模不求解。很多人觉得“不求解”就是送分,结果变量设错、约束漏写,10分直接掉到4分。建模题的评分逻辑很直接:变量定义清楚给2分,约束写全给5分,目标函数写对给2分,量纲和符号说明给1分。下面按卷子里的三道题,把每一类模型的落笔顺序拆开。

2.1 线性规划建模:副产品、销毁量与目标函数的合并

第一题是A、B两种产品经过两道工序,B生产一单位同时产出两单位副产品C,C最多卖10单位,卖不掉要销毁,销毁费1元/单位。这道题最容易翻车的地方不是约束,而是把“销毁量”和“销售量”混成一个变量。

设 (x_1) 为A的产量,(x_2) 为B的产量,(x_3) 为销毁的C的数量。C的产量是 (2x_2),销售量是 (2x_2-x_3),最多卖10单位,所以 (2x_2-x_3\le 10)。销毁量不能超过产量,补一条 (x_3\le 2x_2)。两道工序的工时约束照抄:A前道2小时、后道3小时,B前道3小时、后道4小时,前道200小时、后道240小时。

max z = 5x1 + 10x2 + 3(2x2 - x3) - 1*x3 s.t. 2x1 + 3x2 ≤ 200 3x1 + 4x2 ≤ 240 2x2 - x3 ≤ 10 x3 ≤ 2x2 x1, x2, x3 ≥ 0

目标函数可以合并成 (z=5x_1+16x_2-4x_3)。为什么是16:B本身利润10元,每单位B附带2单位C,每单位C卖3元,合起来 (10+2\times3=16)。为什么是-4:销毁一单位C,少赚3元还倒贴1元销毁费,合计损失4元。合并之后目标函数更干净,阅卷老师一眼能看出你懂副产品的经济含义。

这里有个细节:如果分开写目标函数,写成 (5x_1+10x_2+3(2x_2-x_3)-x_3),同样是对的,但要在旁边注明“(2x_2-x_3) 为C的销售量,(x_3) 为销毁量”。不注明的话,阅卷老师可能认为你把销毁量当成了负销售量,扣分。变量定义写三行,比事后解释省事。

约束里的工时别搞反。A是前道2、后道3,B是前道3、后道4,卷子第一段就给了。有人看到“前道200、后道240”就把200配给后道,整道题白写。落笔前先用笔在题面上把“前道—A2/B3—200”“后道—A3/B4—240”圈出来,再抄进模型。

2.2 整数规划建模:经济规模背后的0-1变量与大M

第二题是三种轿车,钢材、人工、利润给了表,每种车有经济规模:微型1500辆、中级1200辆、高级1000辆,达到规模才能生产。这题考的是“要不要生产”的逻辑,不是简单的产量整数。

设 (x_1,x_2,x_3) 为三种车的产量,设 (y_1,y_2,y_3\in{0,1}) 表示是否生产该车型。约束分三层:资源约束、规模约束、逻辑约束。

max z = 2x1 + 3x2 + 4x3 s.t. 1.5x1 + 2x2 + 2.5x3 ≤ 6000 30x1 + 40x2 + 50x3 ≤ 55000 x1 ≥ 1500y1, x1 ≤ M1y1 x2 ≥ 1200y2, x2 ≤ M2y2 x3 ≥ 1000y3, x3 ≤ M3y3 x1, x2, x3 ≥ 0 且为整数 y1, y2, y3 ∈ {0,1}

(M_i) 是产量上界,由资源约束算出来。微型车钢材最多 (6000/1.5=4000) 辆,人工最多 (55000/30\approx1833) 辆,取小的1833;中级车取1375;高级车取1100。上界取紧一点没关系,只要不小于可行产量就行。有人问上界取大了会怎样:模型仍然对,但分支定界的搜索空间变大,如果要求解会慢;只建模的话,取资源上限是标准做法。

只写 (x_1\ge1500) 不写0-1变量,等于强制三种车都生产,模型就错了。只写 (y_i) 不写 (x_i\le M_iy_i),模型允许“不生产但产量为正”,逻辑上矛盾。这两个约束必须成对出现,阅卷时少一条扣2分。

还有一点:题目说“产量必须达到一定数量时才可进行生产”,没说“达到规模后可以无限生产”,所以上界还是要写。整数约束别漏,(x_i) 是车辆数,不能是小数。

2.3 自制或购买:机器工时与需求平衡的写法

第三题是28台织布机,D型20台、R型8台,每月30天、每天24小时,算出来D型总工时 (20\times30\times24=14400) 小时,R型 (8\times30\times24=5760) 小时。四种纺织品,D型能生产1到4,R型只能生产3和4。需求必须满足,可以自制也可以购买。

设 (x_{D1},x_{D2},x_{D3},x_{D4}) 为D型机生产四种产品的小时数,(x_{R3},x_{R4}) 为R型机生产3、4的小时数,(y_1) 到 (y_4) 为购买量。每小时产量:D型生产1、2是4.63,生产3、4是5.23;R型生产3、4是5.23。

需求平衡写成等式:

4.63xD1 + y1 = 165000 4.63xD2 + y2 = 220000 5.23xD3 + 5.23xR3 + y3 = 62000 5.23xD4 + 5.23xR4 + y4 = 75000

工时约束:

xD1 + xD2 + xD3 + xD4 ≤ 14400 xR3 + xR4 ≤ 5760

目标函数要先算单位利润,不能拿售价当利润。自产单位利润 = 售价 - 可变成本,购买单位利润 = 售价 - 购买价。卷子已经给了:产品1自产0.33、购买0.19;产品2自产0.31、购买0.16;产品3自产0.61、购买0.50;产品4自产0.73、购买0.54。

max z = 0.33*4.63xD1 + 0.31*4.63xD2 + 0.61*5.23(xD3 + xR3) + 0.73*5.23(xD4 + xR4) + 0.19y1 + 0.16y2 + 0.50y3 + 0.54y4

这里容易错的地方是“自产利润按小时算还是按产量算”。目标函数里乘了每小时产量,因为 (x) 是小时数,产量 = 小时数 × 每小时产量,利润 = 产量 × 单位利润。不乘每小时产量,目标函数就少了一个量纲,数值全错。

R型机不生产1、2,所以 (x_{R1},x_{R2}) 根本不设,设了反而说明没看清表。需求平衡用等式,因为题目说“满足所有需求”,没有缺货选项。如果题目改成“允许缺货”,就要加缺货变量、改等式为不等式,那是另一种题型了。

3. 对偶与名词解释:10分和15分怎么稳拿

名词解释10分、对偶综合15分,加起来25分,比建模题少5分,但拿分难度低得多。这两块的核心是“规则记准、步骤写全”,不需要临场发挥。很多人在这块丢分,不是不会,是答得太随意,名词解释写成一句话,对偶题只写答案不写过程。

3.1 名词解释怎么答才不丢分:定性vs定量、对偶问题

名词解释两题各5分,答题量控制在4到5句话,结构是“定义+特点+适用场景+一句对比”。定性分析:决策者依据经验、直觉、判断做决策,主观性强,适合数据少、环境不确定的问题。定量分析:依据数据、模型、计算做决策,客观、可验证,适合结构化、可量化的问题。两者不是替代关系,实际决策常常先定性筛方向、再定量算方案。

线性规划的对偶问题:每一个线性规划问题都有一个对应的对偶问题,原问题求最大,对偶问题求最小;原问题的约束系数矩阵转置后成为对偶问题的约束矩阵,右端项和目标函数系数互换。对偶变量的经济含义是资源的影子价格,也就是资源每增加一个单位时目标函数的变化量。

答“对偶问题”时,不要只写“答案不唯一”就结束。卷子上的参考答案说“可以给出一个具体线性规划和其标准型进行阐述”,意思是让你举一个例子说明原问题和对偶问题的对应关系。标准答法是:先写一句定义,再写一个两变量两约束的例子,最后点一句影子价格。例子不用复杂,卷子里的计算题1就可以拿来用。

3.2 对偶问题的写出规则:max与min的符号对照

写出对偶问题的规则,用一张对照表记最稳。

原问题(max)对偶问题(min)
第i个约束是 ≤第i个变量 (y_i\ge0)
第i个约束是 ≥第i个变量 (y_i\le0)
第i个约束是 =第i个变量 (y_i) 无约束
第j个变量 (x_j\ge0)第j个约束是 ≥
第j个变量 (x_j\le0)第j个约束是 ≤
第j个变量 (x_j) 无约束第j个约束是 =

举个具体例子。原问题:

max z = 3x1 + 2x2 s.t. x1 + 2x2 ≤ 4 2x1 + x2 ≤ 5 x1, x2 ≥ 0

对偶问题:

min w = 4y1 + 5y2 s.t. y1 + 2y2 ≥ 3 2y1 + y2 ≥ 2 y1, y2 ≥ 0

写的时候按三步走:第一步,目标函数从max换成min,右端项 (b) 变成对偶的目标系数;第二步,约束矩阵转置,原问题的第i行变成对偶的第i列;第三步,按对照表定符号。三步写完,回头检查系数矩阵是不是转置关系,右端项和目标系数是不是互换了,这两个检查点能拦住大部分符号错误。

卷子综合题的原问题没有完整印出来,但答题逻辑一样:先写对偶,再代入原问题最优解,用互补松弛性求对偶最优解。符号规则记不住,整道题从第一步就错。

3.3 互补松弛性:已知原问题最优解求对偶最优解

互补松弛性是综合题的核心工具。原问题最优解 (x^)、对偶最优解 (y^),满足两组条件:如果原问题第i个约束严格不等(松约束),则 (y_i=0);如果 (x_j>0),则对偶问题第j个约束取等号。反过来也成立。

卷子里的综合题给的是原问题最优解,要求对偶最优解。答题步骤固定:

第一步,写出对偶问题,符号按3.2的对照表定。

第二步,把原问题最优解代入原问题的每个约束,看哪些是严格不等。严格不等的约束对应的对偶变量直接令0。卷子答案里“将 (x^*) 带入原线性规划,(y_3=0)”就是这个动作。

第三步,把 (y_i=0) 代回对偶约束,结合 (x_j>0) 对应的对偶约束取等号,解剩下的方程组。解完代回对偶目标函数验证。

第四步,写一句“由互补松弛性可知”,把用到的条件点出来。阅卷老师看的就是这句,不写的话过程分拿不全。

这里有个容易忽略的点:互补松弛性用的是“最优解”,不是“可行解”。题目给的原问题解必须是最优解,才能用这套推导。如果题目只给可行解,要先验证最优性,或者用单纯形表判断。

4. 网络计划与计算题:45分的操作细节

网络图填空15分、计算题30分,加起来45分,是整张卷子分值最高的板块。这部分的特点是“会就全对、错就全错”,关键路线找错,后面四五个空跟着错。下面按题型拆开,每个题型给一套可复现的步骤。

4.1 网络计划:关键路线、总工期与总时差

卷子给的活动表:A(5天,无紧前)、B(1天,无紧前)、C(2天,紧前B)、D(4天,紧前A、C)、E(6天,紧前A)、F(3天,紧前D、E)。先画网络图:起点引出A和B,B指向C,A和C共同指向D,A指向E,D和E共同指向F,F指向终点。

顺推最早时间:A的ES=0、EF=5;B的ES=0、EF=1;C的ES=1、EF=3;D的ES取A的EF=5和C的EF=3的较大者,ES=5、EF=9;E的ES=5、EF=11;F的ES取D的EF=9和E的EF=11的较大者,ES=11、EF=14。总工期14天。

逆推最迟时间:F的LF=14、LS=11;E的LF=11、LS=5;D的LF=11、LS=7;C的LF取D的LS=7,LS=5;A的LF取D的LS=7和E的LS=5的较小者,LF=5、LS=0;B的LF=C的LS=5,LS=4。

总时差 = LS - ES:A为0,B为4,C为4,D为2,E为0,F为0。关键路线是总时差为0的活动连成的从起点到终点的路径,即A-E-F,长度 (5+6+3=14),和总工期一致。

填空答案:关键路线A-E-F,完工时间14天,B可推迟4天,E可推迟0天。

这里最容易错的是B的总时差。有人看到B不在关键路线上,就随手写0或者写1。总时差是4,因为B后面接C,C后面接D,D的最迟开始是7,C的最迟开始是5,B的最迟开始是4,B的最早开始是0,差4天。自由时差才是0,因为B的最早完成是1,C的最早开始也是1,中间没有松动。考试填空问的是“可以推迟多少天而不延误工期”,问的是总时差,不是自由时差。

4.2 决策树:先验、后验与试销费

计算题2是决策树。不试销直接大批量投产:销路好概率0.7、获利1200万;销路差概率0.3、亏损150万。期望收益 (0.7\times1200+0.3\times(-150)=840-45=795) 万。

试销方案:试销费5万。试销销路好的概率0.8,试销好时大批量投产销路好的概率0.85

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