投资分配问题(四)

投资分配问题〔四〕摘要本文解决的主要问题是:投资者利用自己有限的基金10万元，在今后5年内对以下4个工程进行投资，在不考虑投资风险的情况下进行合理的安排资金，使投资利润最大化。针对此问题，我们建立起单目标线性规划模型，利用lingo软件进行最优化求解(表一)，第5年年末的最大资金总额为148400元，具体投资方案〔表二〕。具体的实施步骤如下：1.分析各个投资工程情况：如投资利润、投资年限、投资金额。2.通过分析各个工程的关系和自身的情况写出正确的方程和方程之间的联系。3.利用程序求出结果。关键词:单目标最优化投资利润最大化一、问题重述1.1问题背景某投资者有基金10万元，考虑在今后5年内对以下4个工程进行投资，：工程A从第1年到第4年每年年初需要投资，并与次年年末回收本利115%工程B从第3年初需要投资，并于第5年年末回收本利125%工程C从第2年初需要投资，并于第5年年末回收本利140%，但按照规定此项投资不能超过3万元工程D5年内每年年初可购置公债，当年年末回收本利106%应如何安排资金，可使第5年年末的资金总额最大？1.2需要解决的问题一、根据题目所给数据总结出表一。试根据表一数据确定5年内如何安排投资？使得第五年末所得利润最大？表一工程工程1工程2工程3工程4本利比1.061.151.401.25二、模型的假设及符号说明1.1模型假设假设1：题目所给的数据都是真实可靠的假设2：未来5年市场的投资环境稳定，没有突发事件假设3：前一年的利润可以用于下一年的投资假设4：下一年的投资资金不超过前一年的本利〔本金和利润〕1.2符号说明1表示D，2表示A，3表示C，4表示B。xij：表示第i年投资j工程上的资金(i=1,2,3,4,5;j=1,2,3,4)。pj:投资j工程的利润率(j=1,2,3,4)。R：第5年年末的利润。三、问题分析本文研究的是投资决策问题。要求对资金合理安排投资，获得最大的收益。针对此问题：这是一个单目标多约束的最优化问题，我们可以通过建立单目标线性规划模型解决该问题。由于不考虑各项投资的风险，且总资金为100000元，要使得第五年年末的利润最大，我们设定目标函数的思路为：用各个工程最后一次投资的本利总和表示出第五年年末收回的本利。对于每年各项投资资金的安排，要符合的约束条件为：每年年初的投资总额不能超过上一年年末收回的本利总和。四、模型的建立与求解5.1单目标线性规划模型的建立确定目标函数该模型是为了解决资金投资问题，要求我们合理安排手中的资金，以5年为一个周期，使得第5年末所得的本利最大化。据此，我们建立目标函数如下：确定约束条件由于工程1每年初投资，当年年末回收本利〔本金和利润〕；工程2每年初投资，要到第二年末才可回收本利；工程4只能在第三年年初投资，要到第三年末才可回收本利；工程3只能在第二年年初投资，到第五年末回收本利；想要第五年末利润到达最大，只要在工程能在第五年年末前收回本钱就可以。每年年初的投资总额应不大于前一年年末收回的本利。第一年：第二年：第三年：第四年：第五年：综上所述，得到单目标最优化模型目标函数：5.2单目标线性规划模型的求解利用lingo软件对建立起的模型编程求解〔程序运行过程见附录一〕求解程序：model:sets:xiangmo/1..4/:p;nianfen/1..5/:y;z(nianfen,xiangmo):x;endsetsdata:p=1.06,1.15,1.40,1.25;enddatamax=p(1)*x(5,1)+p(2)*x(4,2)+p(4)*x(3,4)+p(3)*x(2,3);@for(nianfen(i):y(i)=@if((i#eq#1),100000,@if((i#eq#2),100000-(x(1,1)+x(1,2)+x(1,3)+x(1,4))+p(1)*x(1,1),@if((i#eq#3),p(1)*x(2,1)+p(2)*x(1,2),@if((i#eq#4),p(1)*x(3,1)+p(2)*x(2,2),@if((i#eq#5),p(1)*x(4,1)+p(2)*x(3,2),0))))));@for(nianfen(i):@sum(xiangmo(j):x(i,j))<=y(i));end得到：第5年年末的最大资金总额为148400元，5年内的投资决策方案如下表所示：表二工程1工程2工程3工程4第一年100000000第二年00106000第三年0000第四年0000第五年0000由上表可知第一年：工程1投资100000元，工程2、3、4不投资。第二年：工程1、2、4均不投资，工程3投资106000元。第三年，第四年，第五年均不投资。五、参考文献[1]谢金星、薛毅编著,优化建模与LINDO/LINGO软件，清华大学出版社,2005年7月第1版[2]王泽文、乐励华、颜七笙等，数学实验与数学建模，东华理工大学出版社，2010年9月[3]资源分配如资金安排数学建模，，2011.11.3附录：附录一运用Lingo软件所得结果：六、结果分析投资工程只有第一个工程和第三个工程主要原因是第一个工程每年都可以投资并且年初投资年末就可以获得收益并且可以用来在次年投资而第三个工程的利润率比拟大会的收益也比拟大。所以这要投资应该可以获得较大的收益的并且与事实相同。七、模型的评价与推广评价:模型的建立