講義内容詳細:オペレーションズ・リサーチⅠ

戻る
年度/Academic Year 2023
授業科目名/Course Title (Japanese) オペレーションズ・リサーチⅠ
英文科目名/Course Title (English) Operations Research Ⅰ
学期/Semester 前期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 小林 和博
英文氏名/Instructor (English) KOBAYASHI Kazuhiro

講義概要/Course description
オペレーションズ・リサーチ(OR)は,様々な状況下で意思決定を行う際に,数理モデルを用いた分析を行うことで最適なアプローチを導き出すための方法論である.そして,数理計画は,ORにおける基本的な技術であり,様々なORモデルにおいて重要な役割を果たしているのみならず,工学,統計学,経済学,経営学などにも幅広い応用を持つ.本科目では,数理計画の中でも特に適用範囲が広く役に立つ数学的方法である,線形計画と混合整数計画を重点的に扱う.授業内では,独学が難しいと思われる理論面を主に扱うが,ORモデルでの適用事例は参考書で独習してもらいたい.
達成目標/Course objectives
線形計画・混合整数計画の基本的な理論を理解し,それらの解法の手順を身につけることを目的とする.具体的な達成目標は次のとおりである.
- 線形計画問題の定式化ができる.
- 3変数以上の線形計画問題を,単体法を用いて解くことができる.
- 線形計画問題の主問題と双対問題の関係を理解し,双対定理を数式を用いて説明することができる.
- 混合整数計画問題の定式化ができる.
学部・研究科のディプロマポリシー(卒業認定・学位授与の方針)に基づき、当該科目を履修することで身につく能力 / Abilities to be acquired by completing the course in accordance with the faculty and graduate school diploma policy (graduation certification and degree conferral)
学部・研究科のディプロマポリシー(卒業認定・学位授与の方針)/ Undergraduate and Graduate Diploma Policy (Graduation Certification and Degree Conferral)
履修条件(事前に履修しておくことが望ましい科目など)/Prerequisite
必須ではないが,次の科目を履修しておくことが望ましい.
解析学1A,解析学1B, 線形代数1A,線形代数1B,最適化技術入門
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class  【オンライン(オンデマンド型)】全体説明,線形計画(LP)とは- 目的関数,制約条件
 線形計画とは何かを,例を用いて学ぶ.
教科書 3-16 Chapter 1 Introduction
2
授業計画/Class 単体法1:  
教科書 13-19
Chapter 2 Simplex method, 
2.1 An Example,
2.2 The Simplex Method,
3
授業計画/Class 単体法2: 
教科書 19-28 
Chapter 2 Simplex method, 
2.3 Initialization 
2.4 Unboundedness
2.5 Geometry
4
授業計画/Class 単体法3: 
教科書   29- 35
Chapter 3 Degeneracy, 
3.1 Definition of Degeneracy,
3.2 Two examples fo Degenerate Problems
3.3 The Perturbation/Lexicographic Method
5
授業計画/Class 単体法4
教科書   36-44    
Chapter 3 Degeneracy, 
3.4 Bland's Rule 
3.5 Fundamental Theorem of Linear Programming
6
授業計画/Class 双対問題1
教科書  55-59
Chapter 5 Duality Theory,
5.1 Motivation - Finding Upper Bounds
5.2 The Dual Problem
5.3 The Weak Duality Theorem 
7
授業計画/Class 双対問題2
教科書  60-
Chapter 5 Duality Theory,
5.4 The Strong Duality Theorem
5.5 Complementary Slackness
8
授業計画/Class 双対問題3
教科書 73-87
5.8 The Dual of a Problem in General Form
5.9  Resource Allocation Problem
9
授業計画/Class 行列表記による単体法1
教科書  89-96   
Chapter 6 The Simplex Method in Matrix Notation,
6.1 Matrix Notation,
6.2 The Primal Simplex Method 
10
授業計画/Class 行列表記による単体法2
教科書  96-101   
Chapter 6 The Simplex Method in Matrix Notation,
6.3 Example
11
授業計画/Class 凸解析1
教科書 161-163
10.1 Convex sets
12
授業計画/Class 凸解析2
教科書 163-167
10.2  Carathe ́odory’s Theorem
10.3 The Separation Theorem
13
授業計画/Class 凸解析3
教科書 167-171
10.4 Farkas's Lemma
10.5 Strict Complementarity
14
授業計画/Class 混合整数計画問題
教科書  385-386, 390-392
Chapter 23 Integer Programming,
23.1 Scheduling Problems,
23.3 Fixed Costs,
23.4 Nonlinear Objective Functions
15
授業計画/Class 巡回セールスマン問題
教科書  387-389, 390-392
Chapter 23 Integer Programming,
23.2 The Traveling Salesman Problem
 
事前学習/Preparation 教科書の予定範囲の内容を理解する。
事後学習/Reviewing 学習範囲の内容の理解に不十分な点があれば,復習をして理解する。
授業方法/Method of instruction
区分/Type of Class 対面授業 / Classes in-person
実施形態/Class Method 通常型 / regular
活用される授業方法/Teaching methods used
成績評価方法/Evaluation
1 試験 Exam 70% 期末の試験で評価する。
2 その他 Others 30% 発話,徘徊等で講義室内の学修環境を乱す履修生は,そのたびごとに評点を減ずる。
教科書/Textbooks
 著者名
Author
タイトル
Title
出版社
Publisher
出版年
Published year
ISBNコメント
Comments
1 Robert .J. Vanderbei Linear Programming Foundations and Extensions, Third Edition Springer 2008 9780387743882 https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-0-387-74388-2
参考書/Reference books
 著者名
Author
タイトル
Title
出版社
Publisher
出版年
Published year
価格
Price
 
1 久野誉人,繁野麻衣子,後藤順哉 数理最適化 オーム社 2012 3564
2 田村明久,村松正和 最適化法 共立出版 2002 3240
3 茨木俊秀 最適化の数学 共立出版 2011 3456
4 今野浩 数理決定法入門 - キャンパスのOR - 朝倉書店 1992 3500
メッセージ/Message
平均的な学修到達度の学生で,90時間の学修が必要である。総講義時間はそのわずか3分の1にしかならないことに留意すること。講義各回では内容の一部のみを解説するため,それ以外の内容は講義外の時間での学修が必要である。試験の難易度はこのような充分な学修を前提としたものであるため,それを実行する意思のないものは,単位の取得は期待しないこと。