高考数学复习全套课件 第七章 第三节 线性规划问题

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1.了解二元一次不等式表示平面区域.2.了解线性规划的意义,并会简单应用.1.二元一次不等式(组)表示平面区域(1)二元一次不等式Ax+By+C0在平面直角坐标系中表示直线l:某一侧所有点组成的平面区域,直线l应画成以表示区域不包括边界直线.(2)二元一次不等式Ax+By+C0表示直线l另一侧所有点组成的平面区域.画不等式Ax+By+C≥0(≤0)所表示的平面区域时,应把边界直线画成.Ax+By+C=0虚线实线[思考探究1]点P(x1,y1)和点Q(x2,y2)位于直线Ax+By+C=0两侧的充要条件是什么?提示:点P(x1,y1)和点Q(x2,y2)位于直线Ax+By+C=0两侧的充要条件是(Ax1+By1+C)(Ax2+By2+C)0.2.线性规划的有关概念[思考探究2]可行解和最优解有什么联系和区别?提示:最优解必定是可行解,但可行解不一定是最优解.1.不等式x2-y2≥0所表示的平面区域(阴影部分)是()解析:法一:x2-y2≥0⇒(x+y)(x-y)≥0⇒或法二:x2-y2≥0⇔x2≥y2⇔|x|≥|y|.答案:C2.不等式x+3y-1<0表示的平面区域在直线x+3y-1=0的()A.右上方B.右下方C.左下方D.左上方答案:C3.下面给出的四个点中,位于表示的平面区域内的点是()A.(0,2)B.(-2,0)C.(0,-2)D.(2,0)解析:本题可以利用代入法验证,逐一排除.答案:C4.若不等式组表示的平面区域是一个三角形,则a的取值范围是.解析:先画出x-y+5≥0和0≤x≤2表示的区域,再确定y≥a表示的区域.由图知:5≤a7.答案:[5,7)5.已知实数x,y满足则z=2x+y的最小值是.解析:由约束条件画出x,y满足的可行域,得三个点A(2,0),B(5,3),C(-1,3),当目标函数过点C(-1,3)时z取得最小值.答案:1二元一次不等式(组)表示平面区域的判断方法1.直线定界,特殊点定域注意不等式中不等号有无等号,无等号时直线画成虚线,有等号时直线画成实线.若直线不过原点,特殊点常选取原点.2.同号上,异号下即当B(Ax+By+C)0时,区域为直线Ax+By+C=0的上方,当B(Ax+By+C)0时,区域为直线Ax+By+C=0的下方.[特别警示](1)Ax+By+C0(0):表示直线l:Ax+By+C=0某一侧所有点组成的平面区域,直线应画成虚线.(2)Ax+By+C≥0(≤0):表示直线l:Ax+By+C=0某一侧含边界直线上的所有点组成的平面区域,直线l应画成实线.(2009·安徽高考改编)若不等式组所表示的平面区域被直线y=kx+分为面积相等的两部分,求k的值.[思路点拨][课堂笔记]由图可知,线性规划区域为△ABC边界及内部,y=kx+恰过A(0,),y=kx+将区域平均分成面积相等两部分,故过AB的中点D(),=k×+,k=.1.求目标函数的最值,必须先准确地作出线性可行域,再作出目标函数对应的直线,根据题意确定取得最优解的点,进而求出目标函数的最值.2.最优解的确定方法线性目标函数z=ax+by取最大值时的最优解与b的正负有关,当b0时,最优解是将直线ax+by=0在可行域内向上方平移到端点(一般是两直线交点)的位置得到的;当b0时,则是向下方平移.[特别警示]当目标函数不是直线形式时,常考虑目标函数的几何意义,常见代数式的几何意义主要有以下几点:(1)表示点(x,y)与原点(0,0)的距离;表示点(x,y)与(a,b)的距离.(2)表示点(x,y)与原点(0,0)连线的斜率;表示点(x,y)与点(a,b)连线的斜率.这些代数式的几何意义能使所求问题得以转化,往往是解决问题的关键.已知实数x,y满足(1)若z=2x+y,求z的最大值和最小值.(2)若z=x2+y2,求z的最大值和最小值;(3)若z=,求z的最大值和最小值.[思路点拨][课堂笔记]不等式组表示的平面区域如图所示.图中阴影部分即为可行域.由得∴A(1,2);由得∴B(2,1);由得∴M(2,3).(1)∵z=2x+y,∴y=-2x+z,当直线y=-2x+z经过可行域内点M(2,3)时,直线在y轴上的截距最大,z也最大,此时zmax=2×2+3=7.当直线y=-2x+z经过可行域内点A(1,2)时,直线在y轴上的截距最小,z也最小,此时zmin=2×1+2=4.所以z的最大值为7,最小值为4.(2)过原点(0,0)作直线l垂直于直线x+y-3=0,垂足为N,则直线l的方程为y=x,由得∴N(),点N()在线段AB上,也在可行域内.此时可行域内点M到原点的距离最大,点N到原点的距离最小.又|OM|=,|ON|=,即≤≤,∴≤x2+y2≤13,所以,z的最大值为13,z的最小值为.(3)∵kOA=2,kOB=,∴≤≤2,所以z的最大值为2,z的最小值为.在例2中,若z=ax+y(其中a>0),仅在点(1,2)处取得最小值,求a的范围.解:∵直线x+y-3=0的斜率k1=-1,z=ax+y(a>0)的斜率k2=-a,由题意k1>k2,即-1>-a,得a>1.1.能建立线性规划的实际问题的类型(1)给定一定数量的人力、物力资源,问怎样运用这些资源,使完成的任务量最大,收到的效益最大;(2)给定一项任务,问怎样统筹安排,使完成这项任务耗费的人力、物力资源量最小.2.解线性规划应用问题的步骤(1)设出决策变量,找出约束条件和线性目标函数;(2)利用图象在线性约束条件下找出决策变量,使目标函数达到最大或最小.[特别警示](1)用图解法解答线性规划应用题时应注意仔细审题,对关键部分进行“精读”,准确理解题意,明确有哪些限制条件,探求的目标如何?起关键作用的变量有哪些?由于线性规划应用题中的量较多,为了理顺题目中量与量之间的关系,一般可将数据列成一个表格来帮助分析数量关系.(2)要注意结合实际问题,确定未知数x、y等是否有限制.(2009·四川高考改编)某企业生产甲、乙两种产品.已知生产每吨甲产品要用A原料3吨、B原料2吨;生产每吨乙产品要用A原料1吨、B原料3吨.销售每吨甲产品可获得利润5万元、每吨乙产品可获得利润3万元.该企业在一个生产周期内消耗A原料不超过13吨、B原料不超过18吨,求该企业可获得最大利润是多少?[思路点拨]确定线性约束条件和线性目标函数后求目标函数最大值.[课堂笔记]设该企业生产甲产品为x吨,乙产品为y吨,则该企业可获得利润为z=5x+3y,由图可知,最优解为P(3,4),∴z的最大值为z=5×3+3×4=27(万元).即该企业可获得的最大利润是27万元.以选择题和填空题的形式考查给出线性约束条件,求线性目标函数的最值问题是高考对本节内容的常规考法.09年山东、安徽、福建高考则考查了线性规划的逆向性问题,即已知目标函数的最值,求约束条件或目标函数中所含参数的最值范围问题,这是一个新的考查方向.[考题印证](2009·山东高考)设x,y满足约束条件若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为12,则的最小值为()A.B.C.D.4【解析】由图形可知,目标函数在(4,6)处取得最大值12,∴2a+3b=6,从而有===【答案】A[自主体验]已知x、y满足且目标函数z=2x+y的最大值为7,最小值为1,则=()A.-2B.2C.1D.-1解析:先作出所表示的平面区域,再将目标函数z=2x+y进行平移,可知目标函数z=2x+y在直线2x+y=7和x+y=4的交点(3,1)处取得最大值7,在直线2x+y=1和x=1的交点(1,-1)处取得最小值1,故直线ax+by+c=0经过点(3,1)与点(1,-1),且c0,代入两点坐标可解得故=-2.答案:A1.(2009·安徽高考)不等式组所表示的平面区域的面积等于()A.B.C.D.解析:不等式组表示的平面区域如图所示.A(0,),B(1,1),C(0,4).∴S△ABC=|AC|·h答案:C2.(2010·济南模拟)已知变量x,y满足约束条件若目标函数z=y-ax仅在点(5,3)处取得最小值,则实数a的取值范围为()A.(1,+∞)B.(-∞,1)C.(-1,+∞)D.(-∞,-1)解析:点(5,3)为直线y=3和直线x-y=2的交点,通过绘制可行域,观察直线z=y-ax绕点(5,3)旋转,易得该直线的斜率即a的取值范围为(1,+∞).答案:A3.若实数x,y满足且x2+y2的最大值等于34,则正实数a的值等于()A.B.C.D.解析:在平面直角坐标系中画出已知不等式组所表示的平面区域MPA(如图所示),其中直线ax-y-a=0的位置不确定,但它经过定点A(1,0),斜率为a.又由于x2+y2=()2,且x2+y2的最大值等于34,所以平面区域MPA中的点到原点的最大距离等于,又M(-,3),OM=<,所以点P(+1,3)到原点的距离最大,故有(+1)2+9=34,解得a=.答案:B4.如图,△ABC中,A(0,1),B(-2,2),C(2,6),则△ABC区域所表示的二元一次不等式组为.解析:由两点式得直线AB、BC、CA的方程并化简为:直线AB:x+2y-2=0,直线BC:x-y+4=0,直线CA:5x-2y+2=0.∴原点(0,0)不在各直线上,将原点坐标代入到各直线方程左端,结合式子的符号可得不等式组为答案:5.已知点(x,y)在如图所示平面区域内运动(包含边界),目标函数z=kx-y.当且仅当x=,y=时,目标函数z取最小值,则实数k的取值范围是.解析:答案:6.某公司仓库A存有货物12吨,仓库B存有货物8吨,现按7吨、8吨和5吨把货物分别调运给甲、乙、丙三个商店,从仓库A运货物到商店甲、乙、丙,每吨货物的运费分别为8元、6元、9元;从仓库B运货物到商店甲、乙、丙,每吨货物的运费分别为3元、4元、5元.问应如何安排调运方案,才能使得从两个仓库运货物到三个商店的总运费最少?解:将已知数据列成下表:商店每吨运费仓库甲乙丙AB836495设仓库A运给甲、乙商店的货物分别为x吨,y吨,则仓库A运给丙商店的货物为(12-x-y)吨,从而仓库B运给甲、乙、丙商店的货物分别为(7-x)吨、(8-y)吨、[5-(12-x-y)]=(x+y-7)吨,于是总运费为z=8x+6y+9(12-x-y)+3(7-x)+4(8-y)+5(x+y-7)=x-2y+126.∴线性约束条件为,即,目标函数为z=x-2y+126.作出上述不等式组表示的平面区域,即可行域,如图所示作出直线l:x-2y=0,把直线l平行移动,显然当直线l移动到过点(0,8)时,在可行域内z=x-2y+126取得最小值zmin=0-2×8+126=110,则x=0,y=8时总运费最小.

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