2018年高考数学文一轮复习文档:第六章 不等式 第2讲二元一次不等式组及简单的线性规划问题 含答案 精品

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第2讲二元一次不等式(组)及简单的线性规划问题
,)
1.二元一次不等式(组)表示的平面区域
满足二元一次不等式(组)的x和y的取值构成的有序数对(x,y),叫做二元一次不等式(组)的解,所有这样的有序数对(x,y)构成的集合称为二元一次不等式(组)的解集.3.线性规划的有关概念
1.辨明两个易误点
(1)画出平面区域,避免失误的重要方法就是首先将二元一次不等式化为ax+by+
c>0(a>0)的形式;
(2)线性规划问题中的最优解不一定是唯一的,即可行域内使目标函数取得最值的点不一定只有一个,也可能有无数多个,也可能没有.
2.求z=ax+by(ab≠0)的最值方法
将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-a b x +z b ,通过求直线的截距z b
的最值间接求出z 的最值.
(1)当b >0时,截距z b 取最大值时,z 也取最大值;截距z b
取最小值时,z 也取最小值; (2)当b <0时,截距z b
取最大值时,z 取最小值;截距z b
取最小值时,z 取最大值.
1.教材习题改编 不等式x -2y +6<0表示的区域在直线x -2y +6=0的( ) A .右上方 B .右下方 C .左上方
D .左下方
C 画出x -2y +6<0的图象如图所示,可知该区域在直线x -2y +6=0的左上方.故选C.
2.教材习题改编 已知实数x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧y ≤x ,x +y ≤1,y ≥-1,
则z =2x +y 的最大值为
( )
A .3
B .32
C .-3
2
D .-3
A 画出可行域,如图阴影部分所示.由z =2x +y ,知y =-2x +z ,当目标函数过点(2,-1)时直线在y 轴上的截距最大,为3.
3.(2016·高考北京卷)已知A (2,5),B (4,1).若点P (x ,y )在线段AB 上,则2x -y 的最大值为( )
A .-1
B .3
C .7
D .8
C 依题意得k AB =5-1
2-4=-2,所以线段l AB :y -1=-2(x -4),x ∈,即y =-2x +
9,x ∈,故2x -y =2x -(-2x +9)=4x -9,x ∈.设h (x )=4x -9,易知h (x )=4x -9在上单调递增,故当x =4时,h (x )max =4×4-9=7.
4.(2017·扬州模拟)点(-2,t )在直线2x -3y +6=0的上方,则t 的取值范围是__________.
因为直线2x -3y +6=0的上方区域可以用不等式2x -3y +6<0表示,所以由点(-2,
t )在直线2x -3y +6=0的上方得-4-3t +6<0,解得t >2
3
.
⎝ ⎛⎭
⎪⎫23,+∞ 5.约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧x +y ≤2x -y ≥-2y ≥0
表示的平面区域的面积为________.
作出⎩⎪⎨⎪
⎧x +y ≤2x -y ≥-2y ≥0
所表示的平面区域如图中阴影部分所示.
则A (0,2),B (-2,0),C (2,0), 所以S 阴=S △ABC =1
2×4×2=4.
4
二元一次不等式(组)表示的平面区域
(1)不等式组⎩⎪⎨⎪
⎧x +y -2≥0,x +2y -4≤0,x +3y -2≥0
表示的平面区域的面积为________.
(2)若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≥0,
2x +y ≤2,
y ≥0,x +y ≤a
表示的平面区域是一个三角形,则
a 的取值范围是
________.
【解析】 (1)不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示,
由⎩
⎪⎨⎪⎧x +3y -2=0,
x +2y -4=0得A (8,-2). 由x +y -2=0得B (0,2).又|CD |=2,故S 阴影=12×2×2+1
2
×2×2=
4.
(2)不等式组⎩⎪⎨⎪
⎧x -y ≥0,2x +y ≤2,y ≥0
表示的平面区域如图所示(阴影部分).
解⎩
⎪⎨⎪⎧y =x ,
2x +y =2得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫23,23;解⎩
⎪⎨⎪⎧y =0,2x +y =2得B (1,0).若原不等式组表示的平面区域是一
个三角形,则直线x +y =a 中的a 的取值范围是0<a ≤1或a ≥4
3
.
【答案】 (1)4 (2)(0,1]∪⎣⎢⎡⎭
⎪⎫43,+∞
若本例(2)条件变为:若不等式组⎩⎪⎨⎪
⎧x -y +5≥0,y ≥a ,0≤x ≤2
表示的平面区域是一个三角形,则a
的取值范围是________.
如图,当直线y =a 位于直线y =5和y =7之间(不含y =7)时满足条件.
1.不等式(x -2y +1)(x +y -3)≤0在坐标平面内表示的区域(用阴影部分表示)大致是( )
C (x -2y +1)(x +y -3)≤0,即⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0,x +y -3≤0或⎩
⎪⎨⎪⎧x -2y +1≤0,x +y -3≥0,与选项C 符
合.故选C.
2.若满足条件⎩⎪⎨⎪
⎧x -y ≥0x +y -2≤0y ≥a
的整点(x ,y )恰有9个,其中整点是指横、纵坐标都是整
数的点,则整数a 的值为________.
不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分,当a =0时,只有4个整点(1,1),(0,0),(1,0),(2,0);当a =-1时,正好增加(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(2,-1),(3,-1)共5个整点.
-1
求线性目标函数的最值(范围)(高频考点)
线性目标函数的最值(范围)问题是每年高考的热点,属必考内容,题型多为选择题和填
空题,属中档题.
高考对线性目标函数最值(范围)问题的考查主要有以下两个命题角度: (1)求线性目标函数的最值(范围);
(2)已知线性目标函数的最值(范围)求参数值(范围).
(1)(2016·高考全国卷丙)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧2x -y +1≥0,x -2y -1≤0,x ≤1,
则z =2x +3y
-5的最小值为________.
(2)设x ,y 满足约束条件⎩
⎪⎨⎪⎧x +y ≥a ,
x -y ≤-1,且z =x +ay 的最小值为7,则a =( )
A .-5
B .3
C .-5或3
D .5或-3
【解析】
(1)
作出不等式组表示的平面区域, 如图中阴影部分所示,
由图知当z =2x +3y -5经过点A (-1,-1)时,
z 取得最小值,z min =2×(-1)+3×(-1)-5=-10.
(2)联立方程组⎩
⎪⎨⎪⎧x +y =a
x -y =-1,
解得⎩⎪⎨⎪⎧x =a -1
2y =a +12

代入x +ay =7中, 解得a =3或-5,
当a =-5时,z =x +ay 的最大值是7;当a =3时,z =x +ay 的最小值是7,故选B. 【答案】 (1)-10
(2)B
利用线性规划求目标函数最值的步骤
(1)画出约束条件对应的可行域;
(2)将目标函数视为动直线,并将其平移经过可行域,找到最优解对应的点; (3)将最优解代入目标函数,求出最大值或最小值.
对于已知目标函数的最值,求参数问题,把参数当作已知数,找出最优解代入目标函数.
角度一 求线性目标函数的最值(范围)
1.(2016·高考全国卷甲)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧x -y +1≥0,x +y -3≥0,x -3≤0,
则z =x -2y 的最小值
为________.
法一:
(通性通法)作出可行域,如图中阴影部分所示,由z =x -2y 得y =12x -1
2z ,作直线y
=1
2
x 并平移,观察可知,当直线经过点A (3,4)时,z min =3-2×4=-5. 法二:(光速解法)因为可行域为封闭区域,所以线性目标函数的最值只可能在边界点处取得,易求得边界点分别为(3,4),(1,2),(3,0),依次代入目标函数可求得z min =-5.
-5
角度二 已知线性目标函数的最值(范围)求参数值(范围)
2.(2017·郑州第二次质量预测)已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪
⎧2x +y ≥0,x -y ≥0,0≤x ≤a ,设b =x -2y ,若b 的
最小值为-2,则b 的最大值为________.
画出可行域,如图阴影部分所示.由b =x -2y 得,y =12x -b
2.易知在点(a ,a )处b 取
最小值,故a -2a =-2,可得a =2.在点(2,-4)处b 取最大值,于是b 的最大值为2+8=10.
10
线性规划的实际应用
(2016·高考全国卷乙)某高科技企业生产产品A 和产品B 需要甲、乙两种新型
材料.生产一件产品A 需要甲材料1.5 kg ,乙材料1 kg ,用5个工时;生产一件产品B 需要甲材料0.5 kg ,乙材料0.3 kg ,用3个工时.生产一件产品A 的利润为2 100元,生产一件产品B 的利润为900元.该企业现有甲材料150 kg ,乙材料90 kg ,则在不超过600个工时的条件下,生产产品A 、产品B 的利润之和的最大值为________元.
【解析】 由题意,设产品A 生产x 件, 产品B 生产y 件, 利润z =2 100x +900y , 线性约束条件为
⎩⎪⎨⎪⎧1.5x +0.5y ≤150,
x +0.3y ≤90,
5
x +3y ≤600,x ≥0,y ≥0,
作出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示, 又由x ∈N ,y ∈N ,
可知取得最大值时的最优解为(60,100), 所以z max =2 100×60+900×100=216 000(元). 【答案】 216 000
(2016·高考天津卷)某化肥厂生产甲、乙两种混合肥料,需要A,B,C 三种主要原料.生产1车皮甲种肥料和生产1车皮乙种肥料所需三种原料的吨数如下表所示:
现有A种原料200吨,B
肥料.已知生产1车皮甲种肥料,产生的利润为2万元;生产1车皮乙种肥料,产生的利润为3万元.分别用x,y表示计划生产甲、乙两种肥料的车皮数.
(1)用x,y列出满足生产条件的数学关系式,并画出相应的平面区域;
(2)问分别生产甲、乙两种肥料各多少车皮,能够产生最大的利润?并求出此最大利润.
(1)由已知,x ,y 满足的数学关系式为⎩⎪⎨⎪⎧4x +5y ≤200,
8x +5y ≤360,
3x +10y ≤300,x ≥0,y ≥0.
设二元一次不等式组所表示的平面区域为图1中的阴影部分.
(2)设利润为z 万元,则目标函数为z =2x +3y .
考虑z =2x +3y ,将它变形为y =-23x +z 3, 这是斜率为-23,随z 变化的一族平行直线.
z
3为直线在y 轴上的截距,当z
3取最大值时,z 的值最大.又因为x ,y 满足约束条件,所以由
图2可知,当直线z =2x +3y 经过可行域上的点M 时,截距z
3
最大,即z 最大.
解方程组⎩
⎪⎨⎪⎧4x +5y =200,
3x +10y =300,得点M 的坐标为(20,24).
所以z max =2×20+3×24=112.
即生产甲种肥料20车皮、乙种肥料24车皮时利润最大,且最大利润为112万元.
, )
——数形结合思想求解非线性规划问题
(2015·高考全国卷Ⅰ)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -1≥0,x -y ≤0,x +y -4≤0,
则y x
的最大值为
________.
【解析】 画出可行域如图阴影所示,因为 y
x
表示过点(x ,y )与原点(0,0)的直线的斜率,
所以点(x ,y )在点A 处时y
x
最大. 由⎩⎪⎨

⎧x =1,x +y -4=0,
得⎩
⎪⎨⎪⎧x =1,y =3. 所以A (1,3). 所以y x
的最大值为3. 【答案】 3
(1)本题在求y x 的取值范围时,利用数形结合思想,把y x
转化为动点(x ,
y )与定点(0,0)连线的斜率.解决这类问题时,需充分把握目标函数的几何含义,在几何含
义的基础上加以处理.
(2)常见代数式的几何意义:
① x 2
+y 2
表示点(x ,y )与原点(0,0)的距离;
② (x -a )2
+(y -b )2
表示点(x ,y )与点(a ,b )的距离; ③y x
表示点(x ,y )与原点(0,0)连线的斜率值; ④
y -b
x -a
表示点(x ,y )与点(a ,b )连线的斜率值.
1.(2016·高考山东卷)若变量x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤2,2x -3y ≤9,x ≥0,
则x 2+y 2
的最大
值是( )
A .4
B .9
C .10
D .12
C 作出不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分所示,设P (x ,y )为平面区域内任意一点,则x 2
+y 2
表示|OP |2
.显然,当点P 与点A 重合时,|OP |2
即x 2
+y 2
取得最大值.由

⎪⎨⎪⎧x +y =2,2x -3y =9, 解得⎩
⎪⎨⎪⎧x =3,
y =-1,故A (3,-1).
所以x 2+y 2的最大值为32+(-1)2
=10.故选C.
2.(2017·洛阳统考)已知不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤2,x ≥0,y ≥m
表示的平面区域的面积为2,则
x +y +2x +1
的最小值为( )
A .3
2 B .4
3 C .2 D .4
B 画出不等式组所表示的区域,由区域面积为2,可得m =0.而
x +y +2x +1=1+y +1
x +1
,y +1x +1表示可行域内任意一点与点(-1,-1)连线的斜率,所以y +1x +1的最小值为0-(-1)
2-(-1)
=13,所以x +y +2x +1的最小值为43
.
, )
1.已知点(-3,-1)和点(4,-6)在直线3x -2y -a =0的两侧,则a 的取值范围为( ) A .(-24,7) B .(-7,24)
C .(-∞,-7)∪(24,+∞)
D .(-∞,-24)∪(7,+∞)
B 根据题意知(-9+2-a )·(12+12-a )<0.
即(a +7)(a -24)<0, 解得-7<a <24.
2.如图阴影部分表示的区域可用二元一次不等式组表示为( )
A .⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≥0x -2y +2≥0
B .⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≤0
x -2y +2≤0 C .⎩
⎪⎨⎪⎧x -y +1≥0x +2y +2≥0 D .⎩
⎪⎨⎪⎧x +y -1>0x -2y +2>0 A 两直线方程分别为x -2y +2=0与x +y -1=0. 由(0,0)点在直线x -2y +2=0右下方可知x -2y +2≥0, 又(0,0)点在直线x +y -1=0左下方可知x +y -1≥0, 即⎩⎪⎨

⎧x +y -1≥0,x -2y +2≥0
为所表示的可行域.
3.不等式组⎩⎪⎨⎪
⎧x ≥0,x +y ≤3,y ≥x +1
表示的平面区域为Ω,直线y =kx -1与区域Ω有公共点,则
实数k 的取值范围为( )
A .(0,3]
B .
C .(-∞,3]
D . 直线y =kx -1过定点M (0,-1),
由图可知,当直线y =kx -1经过直线y =x +1与直线x +y =3的交点C (1,2)时,k 最小,
此时k CM =2-(-1)
1-0=3,
因此k ≥3,
即k ∈ 可行域如图,平移直线y =2x 至过点(5,3)时,z 取得最小值-7.
5.若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≤0,x +2y -2≥0,x -y +2m ≥0
表示的平面区域为三角形,且其面积等于4
3
,则m 的值
为( )
A .-3
B .1
C .43
D .3
B 作出可行域,如图中阴影部分所示,易求A ,B ,
C ,
D 的坐标分别为A (2,0),
B (1-m ,1+m ),
C ⎝
⎛⎭
⎪⎫2-4m 3,2+2m 3,D (-2m ,0).
S △ABC =S △ADB -S △ADC =12
|AD |·|y B -y C |
=12(2+2m )(1+m -2+2m 3) =(1+m )⎝


⎪⎫1+
m -23=4
3,
解得m =1或m =-3(舍去).
6.(2017·河南省六市第一次联考)已知实数x 、y 满足⎩⎪⎨⎪
⎧y ≥1,y ≤2x -1,x +y ≤m ,
如果目标函数z =x
-y 的最小值为-1,则实数m =( )
A .6
B .5
C .4
D .3
B 画出不等式组所表示的可行域如图中阴影部分所示,作直线l :y =x ,平移l 可知,当直线l 经过A (2,3)时符合题意,又A (2,3)在直线x +y =m 上,所以m =5,故选B.
7.(2017·安徽安庆二模)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧x +2y -2≥0,x -y +1≥0,2x +y -4≤0,
z =x -2y ,则z 的取
值范围是________.
作出不等式组表示的平面区域,如图,
由图可知当z =x -2y 过点A 时,z 取得最大值; 当z =x -2y 过点B 时,z 取得最小值,
由⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1=0,2x +y -4=0解得B (1,2),则z min =1-2×2=-3, 由⎩
⎪⎨⎪⎧x +2y -2=0,2x +y -4=0解得A (2,0),则z max =2-2×0=2, 故z =x -2y 的取值范围是.
8.(2017·贵州黔东南州模拟)若变量x 、y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≤0,y ≤1,x >-1,
则(x -2)2+y
2的最小值为________.
作出不等式组对应的平面区域如图,
设z =(x -2)2
+y 2
,则z 的几何意义为区域内的点到定点D (2,0)的距离的平方, 由图知C 、D 间的距离最小,此时z 最小.
由⎩
⎪⎨⎪⎧y =1,x -y +1=0得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,
y =1,即C (0,1), 此时z min =(x -2)2+y 2
=4+1=5. 5
9.(2016·高考浙江卷改编)在平面上,过点P 作直线l 的垂线所得的垂足称为点P 在
直线l 上的投影.由区域⎩⎪⎨⎪
⎧x -2≤0,x +y ≥0,x -3y +4≥0中的点在直线x +y -2=0上的投影构成的线段记为
AB ,则|AB |=________.
作出不等式组所表示的平面区域如图中阴影部分所示,过点C ,D 分别作直线x +y -2=0的垂线,垂足分别为A ,B ,则四边形ABDC 为矩形,又C (2,-2),
D (-1,1),所以|AB |=|CD |=(2+1)2+(-2-1)2=3 2.
3 2
10.x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧x +y -2≤0,x -2y -2≤0,2x -y +2≥0,
若z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则实
数a 的值为________.
法一:由题中条件画出可行域如图中阴影部分所示,可知A (0,2),B (2,0),C (-2,-2),则z A =2,z B =-2a ,z C =2a -2,要使目标函数取得最大值的最优解不唯一,只要z A =z B >z C 或z A =z C >z B 或z B =z C >z A ,解得a =-1或a =2.
法二:目标函数z =y -ax 可化为y =ax +z ,令l 0:y =ax ,平移l 0,则当l 0∥AB 或l 0
∥AC 时符合题意,故a =-1或a =2.
-1或2
11.若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪
⎧x +y ≥1,x -y ≥-1,2x -y ≤2,
(1)求目标函数z =12x -y +1
2
的最值;
(2)若目标函数z =ax +2y 仅在点(1,0)处取得最小值,求a 的取值范围. (1)作出可行域如图,可求得A (3,4),B (0,1),C (1,0).
平移初始直线12x -y +1
2=0,过A (3,4)时z 取最小值-2,过C (1,0)时z 取最大值1.
所以z 的最大值为1,最小值为-2.
(2)直线ax +2y =z 仅在点(1,0)处取得最小值,由图象可知-1<-a
2<2,
解得-4<a <2.
故a 的取值范围是(-4,2).
12.(2017·江西高安中学联考)已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪
⎧x -2y +1≥0,x <2,x +y -1≥0,
z =|2x -2y -1|,
则z 的取值范围是( )
A .⎣⎢⎡⎦
⎥⎤53,5
B . D .⎣⎢⎡⎭
⎪⎫53,5 B 作出可行域如图所示:
易求得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,32,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23,C (2,-1),令μ=2x -2y -1,则y =x -μ+12,当直线y =x -μ+12过点C (2,-1)时,μ有最大值5,过点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23时,μ有最小值-53,因为可行
域不包括x =2的边界,所以z =|2x -2y -1|的取值范围是 (1)法一:因为PA →+PB →+PC →
=0,
又PA →+PB →+PC →
=(1-x ,1-y )+(2-x ,3-y )+(3-x ,2-y )=(6-3x ,6-3y ),所以

⎪⎨⎪⎧6-3x =0,6-3y =0, 解得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,
y =2,
即OP →=(2,2),故|OP →
|=2 2.
法二:因为PA →+PB →+PC →
=0,
则(OA →-OP →)+(OB →-OP →)+(OC →-OP →
)=0, 所以OP →=13(OA →+OB →+OC →
)=(2,2),
所以|OP →
|=2 2.
(2)
因为OP →=mAB →+nAC →,
所以(x ,y )=(m +2n ,2m +n ),
所以⎩
⎪⎨⎪⎧x =m +2n ,y =2m +n ,
两式相减得,m -n =y -x .
令y -x =t ,由图知,当直线y =x +t 过点B (2,3)时,t 取得最大值1,故m -n 的最大值为1.
14.某小型工厂安排甲、乙两种产品的生产,已知工厂生产甲、乙两种产品每吨所需要的原材料A ,B ,C 的数量和一周内可用资源数量如下表所示:
工厂每周才可获得最大利润?
设工厂一周内安排生产甲产品x 吨、乙产品y 吨,所获周利润为z 元.依据题意,得
目标函数为z =300x +200y ,约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤50,
4x ≤160,
2x +5y ≤200,y ≥0,x ≥0.
欲求目标函数z =300x +200y =100(3x +2y )的最大值,先画出约束条件表示的可行域,
如图中阴影部分所示,
则点A (40,0),B (40,10),C ⎝ ⎛⎭⎪⎫503
,1003,D (0,40).
作直线3x +2y =0,当移动该直线过点B (40,10)时,3x +2y 取得最大值,
则z =300x +200y 取得最大值(也可通过代入凸多边形端点进行计算,比较大小求得). 故z max =300×40+200×10=14 000.
所以工厂每周生产甲产品40吨,乙产品10吨时,才可获得最大周利润,为14 000元.。

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