§6.3.1割平面法(1)
给定整数规划

对应的松弛线性规划问题为
.
割平面法的基本思想:

利用单纯形法求解,设得其最优解为.若是整数解,则由§6.2 Th1推论知,即为的最优解;否则,设法给增加一个约束条件(割平面),将含在内的的一部分可行解“割”去,但不割去的任一可行解.然后,利用对偶单纯形法求解增加了割平面后的新的,设得其最优解为.对重复以上步骤,直到求得的最优解或判明无最优解为止.
割平面的选取:
W.L.O.G.设利用单纯形法求解最终得最优基,关于基的典式为
,
相应的单纯形表为

由单纯形表知,的最优解为,最优值为.
若为整数,,则的最优解为;
否则,不妨设不是整数,则单纯形表的第行对应的方程为
.
令,其中为的整数部分(不超过的最大整数),为的分数(小数)部分,,则上述方程即为

令,称之为以第行为源行(source row)的柯莫利割平面(Gomory cutting plane),简称为割平面.
引入松弛变量,则割平面即为
.
在算法的设计上,为尽可能快地“割去”的非整数解,常令,再以第行为源行作割平面.
割平面的两个性质:
Th1割平面割去的非整数最优解.
证明:显然,仅需证明的最优解不满足割平面即可.
将代入割平面,得,不满足割平面.
故将割平面添加到后,已不再满足新的约束条件
,
即割平面已将割去.▌
注:将割平面作为约束条件添加到后,原的最优解已不在新的可行域中.
Th2割平面不割去的任一可行解.
证明:显然,仅需证明的任一可行解均满足割平面即可.
,则由知,.
显然,满足典式,特别地

显然,,均为整数,也为整数,
又,,故满足割平面.▌
注:将割平面作为约束条件添加到后,原的可行解仍在新的可行域中.
增添割平面后的新单纯形表:
对松弛线性规划问题
,
增添割平面后,得新的线性规划

取基,其中,
则新单纯形表为

(新的单纯形表仅是在原的单纯形表中增加松弛变量的行、列而已!)
显然,,故可继续利用对偶单纯形法求解新.
根据以上的讨论,设计割平面法如下:
割平面法(Cutting Plane Algorithm):1958年,R.E.Gomory
1.利用单纯形法求解的松弛线性规划问题.
2.若,则,停;
否则,设求得的的最优基为,相应的最优解,转3.
3.若为整数向量,则即为的最优解,停;
否则,令,以第行为源行作割平面,转4.
4.将割平面并入,得新.取正则基,在原的最优单纯形表中增加的行、列,即得新的单纯形表,利用对偶单纯形法继续解之.转2.