OPの希望により、上記のコメントでリンクしているmath.SEの回答を以下に示します。
たぶん、問題の例でデュアルがどこから来たのかを話し合う価値があるでしょう。これにはしばらく時間がかかりますが、できればデュアルがそれほど不思議に思われないことを願っています。
次のような根本的な問題があるとします。
Primal=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪max 5x1−6x2 s.t. 2x1−x2=1 x1+3x2≤9 x1≥0⎫⎭⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪
ここで、プライマルの最適値の上限を見つける方法として、プライマルの制約を使用するとします。最初の制約にを乗算し、2番目の制約にを乗算して加算すると、がになり、右側の場合。最初の制約は等式であり、2番目は不等式であるため、これは意味し
しかし、、、したがって
したがって、は主問題の最適値の上限です。
1 9 (2 X 1 - X 2)+ 1 (X 1 + 3 X 2)9 (1 )+ 1 (9 )19 X 1 - 6 X 2 ≤ 18。919 (2 x1− x2)+ 1 (x1+ 3 x2)9 (1 )+ 1 (9 )19 x1− 6 x2≤18 。
5 X 1 ≤ 19 X 1 5 X 1 - 6 X 2 ≤ 19 X 1バツ1≥ 05 x1≤ 19 のx1185 x1− 6 x2≤ 19 のx1− 6 x2≤18 。
18
ただし、それよりも優れていることは確かです。とを乗数として推測する代わりに、それらを変数としてみましょう。したがって、を強制する乗数およびを探しています1 、Y 1 、Y 2 5 X 1 - 6 X 2 ≤ Y 1(2 X 1 - X 2)+ Y 2(X 1 + 3 X 2)≤ Y91y1y2
5 x1− 6 x2≤ yの1(2 x1− x2)+ y2(x1+ 3 x2)≤ Y1(1 )+ y2(9 )。
さて、この不等式の組が成り立つためには、とについて何が真実でなければならないのでしょうか?2つの不等式を一度に1つずつ見てみましょう。y 2y1y2
最初の不等式:5x1− 6x2≤yの1(2x1−x2)+y2(x1+ 3x2)
変数と変数の係数を別々に追跡する必要があります。まず、右側の合計係数が少なくともである必要があります。正確にを取得することは素晴らしいことですが、、より大きいものはの不等式も満たします。数学的に言えば、これはが必要であることを意味します。X 2 X 1 5 5 X 1 ≥ 0 5 X 1 2 、Y 1 + Y 2 ≥ 5バツ1バツ2バツ155バツ1≥ 05バツ12 Y1+ y2≥ 5
一方、変数の不等式を保証するには、右側の合計係数が正確にます。が正になる可能性があるため、より低くすることはできず、が負になる可能性があるため、より高くすることはできません(の負の値は不等式の方向を反転させるため)。したがって、最初の不等式が変数に対して機能するためには、です。バツ2バツ2− 6バツ2− 6バツ2− 6バツ2バツ2− y1+ 3 、Y2= − 6
2番目の不等式:
y1(2 x1− x2)+ y2(x1+ 3 x2)≤ Y1(1 )+ y2(9 )
ここでは、変数と変数を別々に追跡する必要があります。変数は、等式制約である第1の制約から来ます。が正か負かは関係ありませんが、等式制約は依然として保持されます。したがって、は符号に制限がありません。ただし、変数は2番目の制約に由来します。これは、制約以下です。2番目の制約に負の数を掛けると、方向が反転し、それ以上の制約に変更されます。第一の目標の上限という目標を達成するために、それを実現させることはできません。だから、y1y2y1y1y1y2y2変数は負にできません。したがって、が必要です。y2≥ 0
最後に、第2の不等式の右辺を可能な限り小さくしたいのです。これは、主目的で可能な限り厳密な上限を設定するためです。したがって、を最小化します。y1+ 9 Y2
これらの制限をすべてとまとめると、最適な原初目的の最適な上限を見つけるために原初の制約を使用する問題は、次の線形プログラムを解くことを伴うことがわかります。y1y2
最小化 y1+ 9 Y2の対象 2 Y1+ y2− y1+ 3 、Y2y2≥ 5= − 6≥0 。
そして、それがデュアルです。
おそらく、すべての可能な形式の原始および双対に対するこの議論の意味を要約する価値があります。次の表は、pから引用したものです。ヒリアーとリーバーマンによる
「オペレーションズリサーチ入門」第8版の214 。彼らはこれをSOBメソッドと呼びます。SOBは、最大化または最小化の問題で特定の制約または変数制限を見つける可能性に応じて、Sensible、Odd、またはBizarreを表します。
Primal Problem Dual Problem
(or Dual Problem) (or Primal Problem)
Maximization Minimization
Sensible <= constraint paired with nonnegative variable
Odd = constraint paired with unconstrained variable
Bizarre >= constraint paired with nonpositive variable
Sensible nonnegative variable paired with >= constraint
Odd unconstrained variable paired with = constraint
Bizarre nonpositive variable paired with <= constraint