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较优分析

[拼音]:zuiyou fenxi

[外文]:optimality ysis

用数学规划和控制论方法选择较优方案所进行的数量分析。其目的是为制订经济政策和作出经济决策提供依据。

经济活动较优化问题,通常是一定时期内有限的各种资源的较优分配和利用的问题。不论在宏观经济范围内,还是在微观经济范围内,都大量地存在着这类问题,如资源的充分有效利用、生产力的合理布局、较优进出口策略、较优投资分配、较优价格体系等。在研究与解决国民经济较优化问题时,首先需要确定反映国民经济整体效益的优化目标,如消费基金、国民收入、人均国民收入、社会产品增长速度、劳动生产率等经济指标以及其他形式的表示社会福利的效用函数,这些都可以被选为优化目标。其次,还必须对各种生产资源、生产能力、人口、生产技术水平等许多有关的客观限制因素加以考虑。

较优分析采用数学方法,主要是数学规划方法(解决动态过程的较优化问题时主要是采用较优控制方法),以及运筹学中的其他方法(如对策论、决策论、统筹方法)。

在数学上,较优分析就是数学规划问题,即寻求函数的条件极值的问题。寻找受某些限制的一组自变量(通常是一组表示活动水平的决策变量)的数值,以使某个取决于这些自变量的函数达到较优值(较大值或小值)。较优分析的数学模型由目标函数和约束条件组成。如果目标函数是决策变量的线性函数,而且约束条件也是决策变量的线性等式或线性不等式,则较优分析问题是一个线性规划问题,否则就是非线性规划问题。

任何一个线性规划问题都有与之唯一等价的另一个线性规划问题,前者称为原规划问题,后者称为对偶规划问题。由于它们之间有一一对应的等价关系,所以原规划问题是它的对偶规划问题的对偶规划问题。

与标准形式的线性规划问题(其数学模型见“线性规划模型”)相对应的对偶规划问题如下:

选择y的值,借以使目标函数u =BTy达到小,且满足下列约束条件:函数约束ATyc

及非负性约束: y≥0

式中y为对偶变量,m 维列向量;C为CT的转置,n维列向量;BT为B的转置,m 维行向量;AT为A的转置,(n×m)矩阵。

如果原规划问题存在着较优解(即使目标函数z达到较大的可行解),则其对偶规划问题也存在较优解(即使目标函数u达到小的可行解),而且这时目标函数z的较大值与目标函数u 的小值相等。正是由于有这个重要性质,对偶规划问题的较优解y*就是在原规划问题中各种资源的约束量每变化一个单位所引起的目标函数较大值z*的变化量。y*在经济意义上表示各种资源的影子价格。资源的影子价格给原规划问题中各种稀缺资源对整体目标的效用提供了一种客观的评价。

由于原规划问题的较优解和对偶规划问题的较优解是互相等价的,因此,当求解原规划问题(特别是规模很大的问题)发生计算上的困难的时候,就可以方便地用求解其对偶规划问题的办法来求得较优解。此外,还可以将原规划问题的解同其对偶规划问题的解互相核对,以检查求解的正确性。

除线性规划问题外,较优分析问题还可以是其他类型的数学规划问题,如非线性规划问题、双线性规划问题、整数规划问题、混合整数规划问题、多目标规划问题、随机规划问题等。

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