高中数学第3章不等式3.3二元一次不等式组与简单的线性规划问题3.3.3简单的线性规划问题1教案苏教版必修5
人教版高中数学目录(文科)
人教 A 版高中数学(文)目录表必修 1 第一章会合与函数观点1.1 会合1.2 函数及其表示1.3 函数的基天性质阅读与思虑广告中数据的靠谱性阅读与思虑怎样获得敏感性问题的诚实反响2.2 用样本预计整体阅读与思虑生产过程中的质量控制图2.3 变量间的有关关系阅读与思虑有关关系的强与弱第二章基本初等函数(Ⅰ)2.1 指数函数2.2 对数函数2.3 幂函数第三章概率3.1 随机事件的概率阅读与思虑天气变化的认识过程3.2 古典概型3.3 几何概型第三章函数的应用3.1 函数与方程3.2 函数模型及其应用必修 4 第一章三角函数1.1 随意角和弧度制1.2 随意角的三角函数必修21.3 三角函数的引诱公式第一章空间几何体1.4 三角函数的图象与性质1.1 空间几何体的构造1.2 空间几何体的三视图和直观图1.5 函数 y=Asin(ωx+ψ)1.3 空间几何体的表面积与体积1.6 三角函数模型的简单应用第二章平面向量第二章点、直线、平面之间的地点关2.1 平面向量的实质背景及基本概牵挂2.1 空间点、直线、平面之间的位2.2 平面向量的线性运算置关系2.3 平面向量的基本定理及坐标表2.2 直线、平面平行的判断及其性示质2.4 平面向量的数目积2.3 直线、平面垂直的判断及其性2.5 平面向量应用举例质第三章直线与方程第三章三角恒等变换3.1 直线的倾斜角与斜率3.1 两角和与差的正弦、余弦和正3.2 直线的方程切公式3.3 直线的交点坐标与距离公式3.2 简单的三角恒等变换必修 3 第一章算法初步1.1 算法与程序框图1.2 基本算法语句1.3 算法事例阅读与思虑割圆术必修 5 第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理1.2 应用举例1.3 实习作业第二章数列第二章统计2.1 随机抽样阅读与思虑一个有名的事例 1 人教 A 版高中数学(文)目录表2.1 数列的观点与简单表示法2.2 等差数列2.3 等差数列的前 n 项和2.4 等比数列2.5 等比数列的前 n 项和第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题3.3.1 二元一次不等式(组)与平面地区3.3.2 简单的线性规划问题3.4 基本不等式第一章统计事例1.1 回归剖析的基本思想及其初步应用1.2 独立性查验的基本思想及其初步应用第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎证明2.2 直接证明与间接证明第三章数系的扩大与复数的引入3.1 数系的扩大和复数的观点3.2 复数代数形式的四则运算第四章框图4.1 流程图4.2 构造图选修 1-1 第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充足条件与必需条件1.3 简单的逻辑联络词1.4 全称量词与存在量词第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆2.2 双曲线2.3 抛物线第三章导数及其应用3.1 变化率与导数3.2 导数的计算3.3 导数在研究函数中的应用3.4 生活中的优化问题举例选修4-1 第一讲相像三角形的判断及有关性质第二讲直线与圆的地点关系第三讲圆锥曲线性质的商讨选修 4-4 第一讲坐标系第二讲参数方程选修 1-22。
人教版高中数学必修5第三章不等式-3
在可行域内打出网格线,
y
B(3,9)
x y0
M(18 , 39) 55
C(4,8)
x
O
2x+y=15 x+2y=18 x+3y=27
直线 x y=12 经过整点B(3,9)和C(4,8),
它们是最优解.
z最小值 =12.
答:要截得所需三种规格的钢板,且使所截两种钢板 张数最小的方法有两种,第一种截法是第一种钢板3 张,第二种钢板9张;第二种截法是截第一种钢板4 张,第二种钢板8张;这两种截法都至少要两种钢板 12张.
或最后经过的点为最优解; (4)求出最优解并代入目标函数,从而求出目标函数的
最值.
简单线性规划问题的图解方法
例1 设 z=2x+y,式中变量x、 y满足下列条件:
x 4 y 3,
3x 5 y 25, 求z的最大值和最小值.
x 1,
分析:作可行域,画平行线,解方程组,求最值.
y x1
第2课时 简单线性规划的应用
1.体会线性规划的基本思想,并能借助几何直观解决 一些简单的实际问题; 2.利用线性规划解决具有限制条件的不等式; 3.培养学生搜集、整理和分析信息的能力,提高数学 建模和解决实际问题的能力.
在实际问题中常遇到两类问题: 一是在人力、物力、资金等资源一定的条件下,
如何使用它们来完成最多的任务;
获利3万元,每生产一件乙产品获利2万元,
又当如何安排生产才能获得最大利润?
(2)由上述过程,你能得出最优解与可行域之间的关 系吗?
设生产甲产品x件乙产品y件时,工厂获得的利润为
z,则z=3x+2y.
把z 3x 2 y变形为y 3 x z ,这是斜率为 3 ,
高中数学目录(选修)
必修五第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理1.2 应用举例1.3 实习作业第二章数列2.1 数列的概念与简单表示法2.2 等差数列2.3 等差数列的前n项和2.4 等比数列2.5 等比数列前n项和第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题3.4 基本不等式选修1-1 文科第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆 2.2 双曲线 2.3 抛物线第三章导数及其应用3.1 变化率与导数 3.2 导数的计算3.3 导数在研究函数中的应用 3.4 生活中的优化问题举例选修1-2第一章统计案例1.1回归分析的基本思想及其初步应用1.2独立性检验的基本思想及其初步应用第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎证明2.2 直接证明与间接证明第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算第四章框图4.1 流程图4.2 结构图选修2-1理科第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系 1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词 1.4 全称量词与存在量词第二章圆锥曲线与方程2.1曲线与方程2.2 椭圆2.3 双曲线2.4 抛物线第三章空间向量与立体几何3.1 空间向量及其运算3.2 立体几何中的向量方法选修2-2第一章导数及其应用1.1 变化率与导数1.2 导数的计算1.3 导数在研究函数中的应用1.4 生活中的优化问题举例1.5 定积分的概念1.6 微积分基本定理1.7 定积分的简单应用第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理2.2 直接证明与间接证明2.3 数学归纳法第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算选修 2-3第一章计数原理1.1分类加法计数原理与分步乘法计数原理1.2 排列与组合1.3 二项式定理第二章随机变量及其分布2.1 离散型随机变量及其分布列2.2 二项分布及其应用2.3离散型随机变量的均值与方差2.4 正态分布第三章统计案例3.1回归分析的基本思想及其初步应用3.2独立性检验的基本思想及其初步应用。
高中数学第三章不等式3.3.3第2课时整数线性规划和非线性规划问题数学
解析 答案
命题角度2 距离型目标函数
2x+y-2≥0, 例 3 已知 x,y 满足约束条件x-2y+4≥0, 试求 z=x2+y2 的最大值和最小值.
3x-y-3≤0,
12/13/2021
解答
反思与感悟 当两点间的距离、点到直线的距离与可行域相结合求最 值时,注意数形结合思想方法的灵活运用.
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跟踪训练 3
x-4y+3≤0,
已知变量 x,y 满足约束条件3x+5y-25≤0, x≥1.
(1)设 z=yx,求 z 的最小值;
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解答
(2)设z=x2+y2,求z的取值范围;
解 z=x2+y2 的几何意义是可行域上的点到原点 O 的距离的平方.结合图形 可知,可行域上的点到原点的距离中,dmin=OC= 2,dmax=OB= 29,即 2≤z≤29.
12/13/2021
解答
达标检测
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1.某电脑用户计划使用不超过500元的资金购买单价分别为60元、70 元的单片软件和盒装磁盘.根据需要,软件至少买3片,磁盘至少买2 盒,则不同的选购方式共有__7_种.
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解析 答案
x+y≤4, 2.已知点 P(x,y)的坐标满足约束条件y≥x,
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解答
类型二 非线性目标函数的最值问题
命题角度1 斜率型目标函数 2x+y-2≥0,
例 2 已知实数 x,y 满足约束条件x-2y+4≥0, 3x-y-3≤0.
y+1 试求 z=x+1的最大值和最小值.
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解答
引申探究
3y+1 1.把目标函数改为 z=2x+1,求 z 的取值范围.
高中数学 3.3.3 简单的线性规划问题(第1课时)教案 必修5
3.3.3 简单的线性规划问题第1课时简单的线性规划问题(教师用书独具)●三维目标1.知识与技能(1)从实际情境中抽象出一些简单的二元线性规划问题,并能加以解决;(2)了解线性规划的意义以及线性约束条件、线性目标函数、可行解、可行域、最优解等概念,会根据条件建立线性目标函数;(3)了解线性规划的图解法,并会用图解法求线性目标函数的最大(小)值;(4)培养学生观察、联想以及作图的能力,渗透集合、化归、数形结合、等价转化的数学思想.2.过程与方法(1)本节课是以二元一次不等式(组)表示的平面区域的知识为基础,将实际生活问题通过数学中的线性规划问题来解决;(2)考虑到学生的知识水平和消化能力,教师可通过激励学生探究入手,讲练结合,真正体现数学的工具性,同时,借助计算机的直观演示可使教学更富趣味性和生动性.3.情感、态度与价值观(1)结合教学内容,培养学生学习数学的兴趣和“用数学”的意识,激励学生创新;(2)渗透集合、数形结合、化归的数学思想,培养学生“数形结合”的应用数学的意识,激发学生的学习兴趣.●重点、难点重点:线性规划问题的图解法,寻求线性规划问题的最优解.难点:利用图解法求最优解.为突出重点,本节教学应指导学生紧紧抓住化归、数形结合的数学思想方法,将实际问题数学化,代数问题几何化.解决难点的方法是精确作图,利用数形结合的思想将代数问题几何化.(教师用书独具)●教学建议从内容上看,简单的线性规划问题是在学习了不等式、直线方程的基础上展开的,它是对二元一次不等式的深化和再认识、再理解.它是用数学知识解决实际问题,属于数学建模,是初等数学中较抽象的,对学生要求较高,又是必须予以掌握的内容.考虑到学生的认知水平和理解能力,建议教师可以通过激励学生探究入手,讲练结合,培养学生对本节内容的学习兴趣,培养学生数形结合的意识,让学生体味数学的工具性作用.另外,教师还可借助计算机直观演示利用图解法求最优解的过程,增强教学的趣味性和生动性.●教学流程创设问题情境,引导学生了解线性约束条件、线性目标函数、可行域、线性规划问题等概念.⇒结合教材让学生掌握线性规划问题的图解法.⇒通过例1及其变式训练使学生巩固掌握利用图解法求最优解的步骤.⇒通过例2及其变式训练使学生掌握利用线性规划研究字母参数的方法.⇒通过例3及其变式训练使学生掌握求非线性目标函数的最值的方法.⇒归纳整理,进行课堂小结,整体认识本节课所学知识.⇒完成当堂双达达标,巩固所学知识,并进行反馈矫正.(对应学生用书第56页)课标解读1.了解目标函数、约束条件、可行域、最优解等基本概念.2.掌握线性规划问题的求解过程,特别是确定最优解的方法.(重点、难点)可行域约束条件所表示的平面区域,称为可行域.线性规划求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值问题,通常称为线性规划问题,上述只含两个变量的简单线性规划问题可用图解法解决.(对应学生用书第56页)线性规划问题设z =3x +5y ,式中变量x 、y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x +2y ≥3,7x +10y ≥17,x ≥0,y ≥0.求z的最小值.【思路探究】【自主解答】 画出约束条件表示的点(x ,y )的可行域, 如图所示的阴影部分(包括边界直线).把z =3x +5y 变形为y =-35x +z 5,得到斜率为-35,在y 轴上的截距为z5,随z 变化的一族平行直线.作直线l :3x +5y =0,把直线向右上方平行移至l 1的位置时,直线经过可行域上的点M ,此时l 1:3x +5y -z =0的纵截距最小,同时z =3x +5y 取最小值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x +2y =3,7x +10y =17,得M (1,1).故当x =1,y =1时,z min =8.1.由本例可以看出,解线性规划问题时,一定要注意最优解的对应点是最大值点,还是最小值点.对于目标函数z =ax +by ,当b >0时,直线截距最大时,z 有最大值,截距最小时,z 有最小值;当b <0时,则相反.2.图解法是解决线性规划问题的有效方法,其关键是利用z 的几何意义求解.平移直线ax +by =0时,看它经过哪个点(哪些点)时最先接触可行域和最后离开可行域,则这样的点即为最优解,最优解一般是在可行域的边界取得.设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≥0,x -5y +10≤0,x +y -8≤0,则目标函数z =3x -4y 的最大值和最小值分别为多少.【解】 作可行域如图所示,解⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2=0,x +y -8=0得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =5,∴A (3,5).解⎩⎪⎨⎪⎧x +y -8=0,x -5y +10=0得⎩⎪⎨⎪⎧x =5,y =3,∴B (5,3).平移直线3x -4y =z 可知,直线过A 点时,z 取最小值,过B 点时,z 取最大值. ∴z min =3×3-4×5=-11,z max =3×5-4×3=3.利用线性规划求字母参数的值(或范围)已知x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -4y +3≤0,3x +5y ≤25,x ≥1,设z =ax +y (a >0),若当z 取最大值时,对应的点有无数多个,求a 的值.【思路探究】【自主解答】 作出可行域如图所示.由⎩⎪⎨⎪⎧3x +5y =25,x -4y +3=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =5,y =2,∴点A 的坐标为(5,2).由⎩⎪⎨⎪⎧x =1,3x +5y =25,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =4.4,∴点C 的坐标为C (1,4.4).当直线z =ax +y (a >0)平行于直线AC ,且直线经过线段AC 上任意一点时,z 均取得最大值,此时有无数多点使z 取得最大值,而k AC =-35,∴-a =-35,即a =35.1.本题中,z 取最值时对应的点有无数多个,故这无数多个对应点构成平面区域的一段边界.2.解线性规划问题时一般要结合图形(平面区域)及目标函数的几何意义解题.若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥1,x -y ≥-1,2x -y ≤2,目标函数z =ax +2y 仅在点(1,0)处取得最小值,则a 的取值范围是________.【解析】 作出可行域,让目标函数所表示的直线过定点,观察斜率的范围,构建不等式求参数范围.如图所示,约束条件所表示的平面区域为三角形,目标函数z =ax +2y ,即y =-a 2x +z 2仅在点(1,0)处取得最小值,故其斜率应满足-1<-a 2<2,即-4<a <2.故填(-4,2).【答案】 (-4,2)求非线性目标函数的最值已知x ,y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧7x -5y -23≤0,x +7y -11≤0,4x +y +10≥0.(1)求u =x 2+y 2的最大值和最小值; (2)求z =yx +5的最大值和最小值. 【思路探究】【自主解答】 画出不等式组所表示的平面区域,如图所示.(1)∵u =x 2+y 2,∴u 为点(x ,y )到原点(0,0)的距离,结合不等式组所表示的平面区域可知,点B 到原点的距离最大,而当(x ,y )在原点时,距离为0.由⎩⎪⎨⎪⎧7x -5y -23=0,4x +y +10=0得点B 的坐标为(-1,-6),∴(x 2+y 2)max =(-1)2+(-6)2=37,(x 2+y 2)min =0. (2)z =yx +5=y -0x --5,所以求z 的最大值和最小值,即是求可行域内的点(x ,y )与点(-5,0)连线斜率的最大值和最小值.设点M 的坐标为(-5,0),由⎩⎪⎨⎪⎧x +7y -11=0,4x +y +10=0得点C 的坐标为(-3,2),由(1)知点B 的坐标为(-1,-6),∴k max =k MC =2-0-3--5=1,k min =k MB =-6-0-1--5=-32,∴yx +5的最大值是1,最小值是-32. 1.本题中,(1)x 2+y 2是平面区域内的点(x ,y )到原点的距离的平方;(2)y x +5=y -0x --5可看成平面区域内的点(x ,y )与点(-5,0)连线的斜率.2.解决此类问题,应先准确作出线性约束条件表示的平面区域,然后弄清非线性目标函数的几何意义.已知x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2≥0,x +y -4≥0,2x -y -5≤0.(1)求z =x 2+y 2+2x -2y +2的最小值; (2)求z =|x +2y -4|的最大值. 【解】 (1)作出可行域,如图所示, ∵z =(x +12+y -12)2,∴z 可看作是可行域内任意一点(x ,y )到点M (-1,1)的距离的平方. 由图可知z min 等于原点到直线x +y -4=0的距离的平方, ∴z min =(|-4|2)2=8.(2)∵z =|x +2y -4|=5·|x +2y -4|5, ∴z 可看作是可行域内任意一点(x ,y )到直线x +2y -4=0的距离的5倍. 由图可知点C 到直线x +2y -4=0的距离最大.由⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2=0,2x -y -5=0得点C (7,9),∴z max =|7+2×9-4|5×5=21.(对应学生用书第58页) 直线的倾斜程度判断不准致误已知⎩⎪⎨⎪⎧11x +4y ≤44,7x +5y ≤35,6x +7y ≤42,x ≥0,y ≥0,求z =x +y 的最大值.【错解】 作出可行域,如图所示.作出直线l 0:x +y =0,将它移至点B ,则点B 的坐标是可行域中的最优解,它使z 达到最大值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧11x +4y =44,7x +5y =35,得点B 的坐标为(8027,7727).所以z max =8027+7727=15727.【错因分析】 将直线l 0向上移动时,最后离开可行域的点不是点B 而是点A ,这是由于直线倾斜程度不准确引起的,由于三条边界直线的斜率依次是-67,-75,-114,而目标函数z =x +y 的斜率为-1,它夹在-67与-75之间,故经过点B 时,直线x +y =z 必在点A 的下方,即点B 不是向上平移直线时最后离开可行域的点,而是点A .【防范措施】 解决线性规划问题时,可行域一定要准确,关键点的位置不能画错,若数据比较大,不易画图,也可用斜率分析法确定关键点或取得最值点.【正解】 作出二元一次不等式组所表示的平面区域如上图.作出直线l ′0:x +y =0,将它向上平移,当它经过点A 时,z 取得最大值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧7x +5y =35,6x +7y =42,得⎩⎪⎨⎪⎧x =3519,y =8419,故z max =3519+8419=119191.基础知识: (1)可行域; (2)线性规划. 2.基本技能: (1)解线性规划问题;(2)利用线性规划求字母参数的值(或范围); (3)求非线性目标函数的最值. 3.思想方法: (1)数形结合思想; (2)函数思想; (3)转化思想.(对应学生用书第58页)1.已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +5≥0,x ≤3,x +y ≥0,则目标函数z =x +2y 的最小值为________.【解析】 画出不等式组表示的平面区域,由图可知目标函数在点(3,-3)处取得最小值-3.【答案】 -3图3-3-72.给出平面区域(包含边界)如图3-3-7所示,若使目标函数z =ax +y (a >0)取得最大值的最优解有无数多个,则a 的值为________.【解析】 由题意知-a =k AC =-35,∴a =35.【答案】 353.已知变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -y +2<0,x >1,x +y -7<0,则yx的取值范围是________.【解析】 目标函数y x 是可行域上的动点(x ,y )与原点连线的斜率,最小值是k OC =95,最大值是k AO =6,又可行域边界取不到,∴95<yx<6.【答案】 (95,6)4.已知x 、y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧7x -5y -23≤0,x +7y -11≤0,4x +y +10≥0,求z =4x -3y 的最值.【解】 原不等式组表示的平面区域如图所示: 其中A (4,1)、B (-1,-6)、C (-3,2). 作与4x -3y =0平行的直线l :4x -3y =t , 即y =43x -t3,则当l 过C 点时,t 最小; 当l 过B 点时,t 最大.∴z max =4×(-1)-3×(-6)=14,z min =4×(-3)-3×2=-18.(对应学生用书第97页)一、填空题1.(2013·微山高二检测)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤1,y ≤x ,y ≥-2,则z =3x +y 的最大值为________.【解析】 不等式组表示的平面区域如图所示:把z =3x +y 变形为y =-3x +z 得到斜率为-3,在y 轴截距为z 的一族平行直线,由图当直线l :y =-3x +z 过可行域内一点M 时,在y 轴截距最大,z 也最大.由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =1,y =-2,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =-2,即M (3,-2).∴当x =3,y =-2时,z max =3×3+(-2)=7. 【答案】 72.(2013·苏州高二检测)变量x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧2x +y ≥12,2x +9y ≥36,2x +3y ≥24,x ≥0,y ≥0,则使得z =3x +2y 的值最小的(x ,y )是________.【解析】 不等式组表示的平面区域如图所示:把z =3x +2y 变形为y =-32x +z 2,作与直线l 0:y =-32x 平行的直线l ,显然当l 经过可行域内点M 时在y 轴上截距最小,z 也最小.由⎩⎪⎨⎪⎧2x +y =12,2x +3y =24,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =6,即M (3,6)时,z =3x +2y 的值最小. 【答案】 (3,6)3.设z =2y -2x +4,式中的x ,y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧0≤x ≤1,0≤y ≤2,2y -x ≥1,则z 的取值范围是________.【解析】 作出满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧0≤x ≤1,0≤y ≤2,2y -x ≥1的可行域(如图所示),作直线2y -2x =0,并将其平移,由图象可知当直线经过点A (0,2)时,z max =2×2-2×0+4=8; 当直线经过点B (1,1)时,z min =2×1-2×1+4=4.所以z 的取值范围是[4,8]. 【答案】 [4,8]4.(2013·连云港检测)设实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y -2≤0,x +2y -4≥0,2y -3≤0,则yx的最大值是________.【解析】 不等式组表示的平面区域如图所示: 又y x =y -0x -0表示过平面区域内一点(x ,y )与原点(0,0)的直线的斜率,由图知(x ,y )在平面区域内A 点处时直线斜率最大.由⎩⎪⎨⎪⎧x +2y -4=0,2y -3=0得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =32,∴A (1,32),∴y x 的最大值为32.【答案】 325.(2013·无锡检测)二元一次方程组⎩⎪⎨⎪⎧x <0,y <0,x +y +4>0表示的平面区域内,使得x +2y 取得最小值的整点坐标为________.【解析】 不等式组表示的平面区域如图所示: ∵平面区域不包括边界,∴平面区域内的整点共有(-1,-1),(-1,-2),(-2,-1)三个. 代入检验知,整点为(-1,-2)时x +2y 取得最小值. 【答案】 (-1,-2)6.已知⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≤0,x -y +1≥0,y ≥-1,且u =x 2+y 2-4x -4y +8,则u 的最小值为________.【解析】 不等式组表示的平面区域如图所示,由已知得(x -2)2+(y -2)2=(u )2,则(u )min =|2+2-1|1+1=32,u min =92.【答案】 927.已知变量x ,y 满足约束条件1≤x +y ≤4,-2≤x -y ≤2.若目标函数z =ax +y (其中a >0)仅在点(3,1)处取得最大值,则a 的取值范围为________.【解析】 由题设知可行域为如图所示的矩形,要使目标函数z =ax +y 在点(3,1)处取得最大值,结合图形可知a >1.【答案】 (1,+∞)8.如果点P 在平面区域⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +2≥0,x -2y +1≤0,x +y -2≤0内,点Q 在曲线x 2+(y +2)2=1上,那么|PQ |的最小值为________.【解析】 首先作出不等式组表示的平面区域和曲线x 2+(y +2)2=1,如图所示,从而可知点P 到Q 的距离最小值是可行域上的点到(0,-2)的最小值减去圆的半径1,由图可知|PQ |min =12+-22-1=5-1。
2014年人教A版必修五课件 3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题
在 A 点的上方取 B(x0, y), 则 y>x06. 在 A 点的下方取 C(x0, y), 则 y<x06.
于是得结论:
o
6 y<x06
B · x 6 A · C ·
0
xy=6
x
对于不等式 y>f(x) 表示的区域在直线 y=f(x) 的上方; y<f(x) 表示的区域在直线 y=f(x) 的下方.
二元一次方程 AxByC=0 (A、B不同时为0) 在坐 标平面上表示一条直线. 二元一次不等式 AxByC > 0 (或<0) (A、B不同 时为 0 ) 在坐标平面上表示的是一个区域. 是直线 AxByC=0 一旁的区域.
操作题: 在坐标平面上画出直线 xy=6. (1) 对于方程 xy=6, 任意取 3 组解, 在坐标平面 上标出这 3 组解所表示的点, 看在什么位置? (2) 对于不等式 xy>6, 任意取 3 组解, 在坐标平 面上标出这 3 组解所表示的点, 看在什么位置? (3) 对于不等式 xy<6, 任意取 3 组解, 在坐标平 面上标出这 3 组解所表示的点, 看在什么位置? y (1) (0, 6), (1, 5), (2, 4). 在直线 xy=6上. (2) (0, 7), (2, 6), (6, 4). 在直线 xy=6 的右下边. (3) (3, 2), (0, 1), (6, 1). 在直线 xy=6 的左上边.
练习: (课本86页) 第 1、 2 题 .
(补充). 分别画出下列不等式表示的平面区域: (1) xy1<0; (2) 2xy2≤0; (3) x3y; (4) y>0.
练习: (课本86页) 1. 不等式 x2y6>0 表示的区域在直线 x2y6=0 的( B ) (A) 右上方. (B) 右下方. (C) 左上方. (D) 左下方. 解: 取原点(0, 0)检验, 得 x2y6=0206 =6>0, 满足不等式. ∴不等式 x2y6>0 表示的
人教A版高中数学必修5《三章 不等式 3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题》示范课教案_1
利用Excel 求解数学规划问题1、 线性规划 例1⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=≥≥≥≤+++≤+++≤++++++=4,3,2,10105000452110001001401101401100101461680..6001180310460max 214321432143214321j x x x x x x x x x x x x x x x t s x x x x z j利用Excel 求解其步骤如下:1、选择“工具”菜单中的“加载宏”选项,装入“规划求解”宏,此时,“工具”菜单中便出现“规划求解”选项。
如果“工具”菜单中已有“规划求解”选项,则直接进行第2步。
2、 按下表格式输入线性规划模型表中3、 在目标函数所在行的G3单元格内输入公式: =$B$2*B3+$C$2*C3+$D$2*D3+$E$2*E3此公式即为目标函数表达式,将该公式复制到G4,G5,G6,G7,G8单元格,即得约束条件左端表达式。
4、选择“工具”菜单的“规划求解”选项,弹出“规划求解参数”对话框,依次选定符合模型要求的项目。
(1)单击“设置目标单元格”框,将光标定位于框内,然后单击目标函数值单元格G3。
(2)在“规划求解参数”对话框的“等于”栏内,选择“最大值”选项。
(3)在“可变单元格”栏输入处,从表中选择$B$2:$E$2区域,使之出现$B$2:$E$2。
(4)在“约束”栏,单击“添加”按钮,弹出“添加约束”对话框,依次输入约束条件。
在“单元格引用位置”处,点击G4单元格,从“约束值”位置处选择约束类型“>=,<=,=,int,bin ”中的“<=”,在后面的框内点击F4单元格,按“添加”按钮,产生第一个约束条件。
类似地,添加第二、第三、第四、第五个约束条件后,按“确定”按钮,返回“规划求解参数”对话框。
(5)点击“选项”按钮,根据需要选择“假定非负”等项目后,按“确定”按钮,返回“规划求解参数”对话框(6)按“求解”按钮,弹出“规划求解结果”对话框,可根据需要选择“运算结果报告、敏感性报告、极限值报告”。
人教版高中数学必修5第三章不等式《3.3.2 简单的线性规划问题》教学PPT
思考5:作可行域,使目标函数取最小
值的最优解是什么?目标函数的最小值
为多少? 28x+21y=0
7x+14y=6
y
A最最优小解值1(671.,
4 7
),
7x 7 x
7y 5 14 y 6
14x 7 y 6
x 0, y 0
x=4
思考3:图中阴影区域内任意一点的坐
标都代表一种生产安排吗?
y
x 2y 8
0 x 4 0 y 3 x N , y N O
y=3 x
x+2y=8 x=4
阴影区域内的整点(坐标为整数的点) 代表所有可能的日生产安排.
思考4:若生产一件甲产品获利2万元, 生产一件乙产品获利3万元,设生产甲、 乙两种产品的总利润为z元,那么z与x、 y的关系是什么?
3.3.2 简单的线性规划问题
第一课时
问题提出
1.“直线定界,特殊点定域”是画二元 一次不等式表示的平面区域的操作要点, 怎样画二元一次不等式组表示的平面区 域?
2.在现实生产、生活中,经常会遇到资 源利用、人力调配、生产安排等问题, 如何利用数学知识、方法解决这些问题, 是我们需要研究的课题.
探究(一):线性规划的实例分析 t
5730
【背景材料】某工厂用A、B两种配件 生产甲、乙两种产品,每生产一件甲 产品使用4个A配件耗时1h;每生产一 件乙产品使用4个B配件耗时2h.该厂每 天最多可从配件厂获得16个A配件和12 个B配件,每天工作时间按8h计算.
思考1:设每天分别生产甲、乙两种产 品x、y件,则该厂所有可能的日生产 安排应满足的基本条件是什么?
2x y 15
高中数学 第三章 不等式 3.3.2 简单的线性规划问题常
线性规划的常见题型及其解法线性规划问题是高考的重点,而线性规划问题具有代数和几何的双重形式,多与函数、平面向量、数列、三角、概率、解析几何等问题交叉渗透,自然地融合在一起,使数学问题的解答变得更加新颖别致.归纳起来常见的命题探究角度有: 1.求线性目标函数的最值. 2.求非线性目标函数的最值. 3.求线性规划中的参数. 4.线性规划的实际应用.本节主要讲解线性规划的常见基础类题型.【母题一】已知变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥3,x -y ≥-1,2x -y ≤3,则目标函数z =2x +3y 的取值范围为( )A .[7,23]B .[8,23]C .[7,8]D .[7,25]求这类目标函数的最值常将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-ab x +z b,通过求直线的截距z b的最值,间接求出z 的最值.【解析】画出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥3,x -y ≥-1,2x -y ≤3,表示的平面区域如图中阴影部分所示,由目标函数z =2x +3y 得y =-23x +z 3,平移直线y =-23x 知在点B 处目标函数取到最小值,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x +y =3,2x -y =3,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =1,所以B (2,1),z min =2×2+3×1=7,在点A 处目标函数取到最大值,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x -y =-1,2x -y =3,得⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =5,所以A (4,5),z max =2×4+3×5=23.【答案】A【母题二】变量x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -4y +3≤0,3x +5y -25≤0,x ≥1,(1)设z =y2x -1,求z 的最小值;(2)设z =x 2+y 2,求z 的取值范围;(3)设z =x 2+y 2+6x -4y +13,求z 的取值范围.点(x ,y )在不等式组表示的平面区域内,y 2x -1=12·y -0⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12表示点(x ,y )和⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0连线的斜率;x 2+y 2表示点(x ,y )和原点距离的平方;x 2+y 2+6x -4y +13=(x +3)2+(y -2)2表示点(x ,y )和点(-3,2)的距离的平方.【解析】(1)由约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x -4y +3≤0,3x +5y -25≤0,x ≥1,作出(x ,y )的可行域如图所示.由⎩⎪⎨⎪⎧x =1,3x +5y -25=0,解得A ⎝⎛⎭⎪⎫1,225.由⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,x -4y +3=0,解得C (1,1).由⎩⎪⎨⎪⎧x -4y +3=0,3x +5y -25=0,解得B (5,2).∵z =y 2x -1=y -0x -12×12∴z 的值即是可行域中的点与⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0连线的斜率,观察图形可知z min =2-05-12×12=29. (2)z =x 2+y 2的几何意义是可行域上的点到原点O 的距离的平方. 结合图形可知,可行域上的点到原点的距离中,d min =|OC |=2,d max =|OB |=29.∴2≤z ≤29.(3)z =x 2+y 2+6x -4y +13=(x +3)2+(y -2)2的几何意义是: 可行域上的点到点(-3,2)的距离的平方. 结合图形可知,可行域上的点到(-3,2)的距离中,d min =1-(-3)=4,d max =-3-2+-2=8∴16≤z ≤64.1.求目标函数的最值的一般步骤为:一画二移三求.其关键是准确作出可行域,理解目标函数的意义. 2.常见的目标函数有: (1)截距型:形如z =ax +by .求这类目标函数的最值常将函数z =ax +by 转化为直线的斜截式:y =-ab x +z b ,通过求直线的截距z b的最值,间接求出z 的最值.(2)距离型:形一:如z =(x -a )2+(y -b )2,z =x 2+y 2+Dx +Ey +F ,此类目标函数常转化为点(x ,y )与定点的距离;形二:z =(x -a )2+(y -b )2,z =x 2+y 2+Dx +Ey +F ,此类目标函数常转化为点(x ,y )与定点的距离的平方.(3)斜率型:形如z =y x ,z =ay -b cx -d ,z =y cx -d ,z =ay -bx,此类目标函数常转化为点(x ,y )与定点所在直线的斜率.【提醒】 注意转化的等价性及几何意义.角度一:求线性目标函数的最值1.(2014·新课标全国Ⅱ卷)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y -7≤0,x -3y +1≤0,3x -y -5≥0,则z =2x -y 的最大值为( )A .10B .8C .3D .2【解析】作出可行域如图中阴影部分所示,由z =2x -y 得y =2x -z ,作出直线y =2x ,平移使之经过可行域,观察可知,当直线经过点A (5,2)时,对应的z 值最大.故z max =2×5-2=8.【答案】B2.(2015·高考天津卷)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +2≥0,x -y +3≥0,2x +y -3≤0,则目标函数z =x +6y 的最大值为( )A .3B .4C .18D .40【解析】作出约束条件对应的平面区域如图所示 ,当目标函数经过点(0,3)时,z 取得最大值18.【答案】C3.(2013·高考陕西卷)若点(x ,y )位于曲线y =|x |与y =2所围成的封闭区域,则2x -y 的最小值为( )A .-6B .-2C .0D .2【解析】如图,曲线y =|x |与y =2所围成的封闭区域如图中阴影部分,令z =2x -y ,则y =2x -z ,作直线y =2x ,在封闭区域内平行移动直线y =2x ,当经过点(-2,2)时,z 取得最小值,此时z =2×(-2)-2=-6.【答案】A角度二:求非线性目标的最值4.(2013·高考山东卷)在平面直角坐标系xOy 中,M 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2≥0,x +2y -1≥0,3x +y -8≤0所表示的区域上一动点,则直线OM 斜率的最小值为( )A .2B .1C .-13D .-12【解析】已知的不等式组表示的平面区域如图中阴影所示,显然当点M 与点A 重合时直线OM 的斜率最小,由直线方程x +2y -1=0和3x +y -8=0,解得A (3,-1),故OM 斜率的最小值为-13.【解析】C5.已知实数x ,y 满足⎩⎨⎧0≤x ≤2,y ≤2,x ≤2y ,则z =2x +y -1x -1的取值范围 .【解】由不等式组画出可行域如图中阴影部分所示,目标函数z =2x +y -1x -1=2+y +1x -1的取值范围可转化为点(x ,y )与(1,-1)所在直线的斜率加上2的取值范围,由图形知,A 点坐标为(2,1),则点(1,-1)与(2,1)所在直线的斜率为22+2,点(0,0)与(1,-1)所在直线的斜率为-1,所以z 的取值范围为(-∞,1]∪[22+4,+∞).【答案】(-∞,1]∪[22+4,+∞)6.(2015·郑州质检)设实数x ,y 满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤2y -x ≤2,y ≥1,则x 2+y 2的取值范围是( )A .[1,2]B .[1,4]C .[2,2]D .[2,4]【解析】如图所示,不等式组表示的平面区域是△ABC 的内部(含边界),x 2+y 2表示的是此区域内的点(x ,y )到原点距离的平方.从图中可知最短距离为原点到直线BC 的距离,其值为1;最远的距离为AO ,其值为2,故x 2+y 2的取值范围是[1,4].【答案】B7.(2013·高考北京卷)设D 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,2x -y ≤0,x +y -3≤0所表示的平面区域,区域D 上的点与点(1,0)之间的距离的最小值为________.【解析】作出可行域,如图中阴影部分所示,则根据图形可知,点B (1,0)到直线2x -y =0的距离最小,d =|2×1-0|22+1=255,故最小距离为255. 【答案】2558.设不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1,x -2y +3≥0,y ≥x所表示的平面区域是Ω1,平面区域Ω2与Ω1关于直线3x -4y -9=0对称.对于Ω1中的任意点A 与Ω2中的任意点B ,|AB |的最小值等于( )A .285B .4C .125D .2【解析】不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1x -2y +3≥0y ≥x,所表示的平面区域如图所示,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =x ,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =1.点A (1,1)到直线3x -4y -9=0的距离d =|3-4-9|5=2,则|AB |的最小值为4.【答案】B角度三:求线性规划中的参数9.若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +3y ≥4,3x +y ≤4所表示的平面区域被直线y =kx +43分为面积相等的两部分,则k 的值是( )A .73 B .37 C .43D .34【解析】不等式组表示的平面区域如图所示.由于直线y =kx +43过定点⎝ ⎛⎭⎪⎫0,43.因此只有直线过AB 中点时,直线y =kx +43能平分平面区域.因为A (1,1),B (0,4),所以AB 中点D ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,52.当y =kx +43过点⎝ ⎛⎭⎪⎫12,52时,52=k 2+43,所以k =73.【解析】A10.(2014·高考北京卷)若x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≥0,kx -y +2≥0,y ≥0,且z =y -x 的最小值为-4,则k 的值为( )A .2B .-2C .12D .-12【解析】D 作出线性约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +y -2≥0,kx -y +2≥0,y ≥0的可行域.当k >0时,如图①所示,此时可行域为y 轴上方、直线x +y -2=0的右上方、直线kx -y +2=0的右下方的区域,显然此时z =y -x 无最小值.当k <-1时,z =y -x 取得最小值2;当k =-1时,z =y -x 取得最小值-2,均不符合题意.当-1<k <0时,如图②所示,此时可行域为点A (2,0),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2k,0,C (0,2)所围成的三角形区域,当直线z =y -x 经过点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2k ,0时,有最小值,即-⎝ ⎛⎭⎪⎫-2k =-4⇒k =-12.【答案】D11.(2014·高考安徽卷)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( )A .12或-1 B .2或12C .2或1D .2或-1【解析】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.【答案】D12.在约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥0,x +y ≤s ,y +2x ≤4.下,当3≤s ≤5时,目标函数z =3x +2y 的最大值的取值范围是( )A .[6,15]B .[7,15]C .[6,8]D .[7,8]【解析】 由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =s ,y +2x =4,得⎩⎪⎨⎪⎧x =4-s ,y =2s -4,,则交点为B (4-s,2s -4),y +2x =4与x 轴的交点为A (2,0),与y 轴的交点为C ′(0,4),x +y =s 与y 轴的交点为C (0,s ).作出当s =3和s =5时约束条件表示的平面区域,即可行域,如图(1)(2)中阴影部分所示.(1) (2)当3≤s <4时,可行域是四边形OABC 及其内部,此时,7≤z max <8; 当4≤s ≤5时,可行域是△OAC ′及其内部,此时,z max =8. 综上所述,可得目标函数z =3x +2y 的最大值的取值范围是[7,8]. 【答案】D13.(2015·通化一模)设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥0,x 3a +y 4a ≤1,若z =x +2y +3x +1的最小值为32,则a 的值为________.【解析】∵x +2y +3x +1=1+y +x +1,而y +1x +1表示过点(x ,y )与(-1,-1)连线的斜率,易知a >0, ∴可作出可行域,由题意知y +1x +1的最小值是14,即⎝ ⎛⎭⎪⎫y +1x +1min =0--3a --=13a +1=14⇒a =1.【答案】1角度四:线性规划的实际应用14.A ,B 两种规格的产品需要在甲、乙两台机器上各自加工一道工序才能成为成品.已知A 产品需要在甲机器上加工3小时,在乙机器上加工1小时;B 产品需要在甲机器上加工1小时,在乙机器上加工3小时.在一个工作日内,甲机器至多只能使用11小时,乙机器至多只能使用9小时.A 产品每件利润300元,B 产品每件利润400元,则这两台机器在一个工作日内创造的最大利润是________元.【解析】 设生产A 产品x 件,B 产品y 件,则x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x +y ≤11,x +3y ≤9,x ∈N ,y ∈N ,生产利润为z=300x +400y .画出可行域,如图中阴影部分(包含边界)内的整点,显然z =300x +400y 在点A 处取得最大值,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧3x +y =11,x +3y =9,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =2,则z max =300×3+400×2=1 700.故最大利润是1 700元.【答案】1 70015.某玩具生产公司每天计划生产卫兵、骑兵、伞兵这三种玩具共100个,生产一个卫兵需5分钟,生产一个骑兵需7分钟,生产一个伞兵需4分钟,已知总生产时间不超过10小时.若生产一个卫兵可获利润5元,生产一个骑兵可获利润6元,生产一个伞兵可获利润3元.(1)试用每天生产的卫兵个数x 与骑兵个数y 表示每天的利润w (元); (2)怎样分配生产任务才能使每天的利润最大,最大利润是多少?【解析】(1)依题意每天生产的伞兵个数为100-x -y ,所以利润w =5x +6y +3(100-x -y )=2x +3y +300.(2)约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧5x +7y +-x -y ,100-x -y ≥0,x ≥0,y ≥0,x ,y ∈N .整理得⎩⎪⎨⎪⎧x +3y ≤200,x +y ≤100,x ≥0,y ≥0,x ,y ∈N .目标函数为w =2x +3y +300. 作出可行域.如图所示:初始直线l 0:2x +3y =0,平移初始直线经过点A 时,w有最大值.由⎩⎪⎨⎪⎧x +3y =200,x +y =100,得⎩⎪⎨⎪⎧x =50,y =50.最优解为A (50,50),所以w max =550元.所以每天生产卫兵50个,骑兵50个,伞兵0个时利润最大,最大利润为550元.一、选择题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,+∞)【解析】根据题意知(-9+2-a )·(12+12-a )<0.即(a +7)(a -24)<0,解得-7<a <24. 【答案】B2.(2015·临沂检测)若x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +2y ≥3,2x +y ≤3,则z =x -y 的最小值是( )A .-3B .0C .32D .3【解析】作出不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +2y ≥3,2x +y ≤3表示的可行域(如图所示的△ABC 的边界及内部).平移直线z =x -y ,易知当直线z =x -y 经过点C (0,3)时,目标函数z =x -y 取得最小值,即z min =-3.【答案】A3.(2015·泉州质检)已知O 为坐标原点,A (1,2),点P 的坐标(x ,y )满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +|y |≤1,x ≥0,则z =OA →·OP →的最大值为( )A .-2B .-1C .1D .2【解析】如图作可行域,z =OA →·OP →=x +2y ,显然在B (0,1)处z max =2.【答案】D4.已知实数x ,y 满足:⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0,x <2,x +y -1≥0,则z =2x -2y -1的取值范围是( )A .⎣⎢⎡⎦⎥⎤53,5B .[0,5]C .⎣⎢⎡⎭⎪⎫53,5D .⎣⎢⎡⎭⎪⎫-53,5 【解析】画出不等式组所表示的区域,如图阴影部分所示,作直线l :2x -2y -1=0,平移l 可知2×13-2×23-1≤z <2×2-2×(-1)-1,即z 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫-53,5.【答案】D5.如果点(1,b )在两条平行直线6x -8y +1=0和3x -4y +5=0之间,则b 应取的整数值为( ) A .2 B .1 C .3D .0【解析】由题意知(6-8b +1)(3-4b +5)<0,即⎝ ⎛⎭⎪⎫b -78(b -2)<0,∴78<b <2,∴b 应取的整数为1.【答案】B6.(2014·郑州模拟)已知正三角形ABC 的顶点A (1,1),B (1,3),顶点C 在第一象限,若点(x ,y )在△ABC 内部,则z =-x +y 的取值范围是( )A .(1-3,2)B .(0,2)C .(3-1,2)D .(0,1+3)【解析】如图,根据题意得C (1+3,2).作直线-x +y =0,并向左上或右下平移,过点B (1,3)和C (1+3,2)时,z =-x +y 取范围的边界值,即-(1+3)+2<z <-1+3,∴z =-x +y 的取值范围是(1-3,2).【答案】A7.(2014·成都二诊)在平面直角坐标系xOy 中,P 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y ≤1,x +y -2≥0,x -y -1≤0,所表示的平面区域上一动点,则直线OP 斜率的最大值为( )A .2B .13C .12D .1【解析】作出可行域如图所示,当点P 位于⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,y =1,的交点(1,1)时,(k OP )max =1.【答案】D8.在平面直角坐标系xOy 中,已知平面区域A ={(x ,y )|x +y ≤1,且x ≥0,y ≥0},则平面区域B ={(x +y ,x -y )|(x ,y )∈A }的面积为( )A .2B .1C .12D .14【解析】不等式⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤1,x ≥0,y ≥0,所表示的可行域如图所示,设a =x +y ,b =x -y ,则此两目标函数的范围分别为a =x +y ∈[0,1],b =x -y ∈[-1,1],又a +b =2x ∈[0,2],a -b =2y ∈[0,2],∴点坐标(x +y ,x -y ),即点(a ,b )满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧0≤a ≤1,-1≤b ≤1,0≤a +b ≤2,0≤a -b ≤2,作出该不等式组所表示的可行域如图所示,由图示可得该可行域为一等腰直角三角形,其面积S =12×2×1=1.【答案】B9.设x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧3x -y -2≤0,x -y ≥0,x ≥0,y ≥0,若目标函数z =ax +by (a >0,b >0)的最大值为4,则ab 的取值范围是( )A .(0,4)B .(0,4]C .[4,+∞)D .(4,+∞)【解析】作出不等式组表示的区域如图阴影部分所示,由图可知,z =ax +by (a >0,b >0)过点A (1,1)时取最大值,∴a +b =4,ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22=4,∵a >0,b >0,∴ab ∈(0,4].【答案】B10.设动点P (x ,y )在区域Ω:⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥x ,x +y ≤4上,过点P 任作直线l ,设直线l 与区域Ω的公共部分为线段AB ,则以AB 为直径的圆的面积的最大值为( )A .πB .2πC .3πD .4π【解析】作出不等式组所表示的可行域如图中阴影部分所示,则根据图形可知,以AB 为直径的圆的面积的最大值S =π×⎝ ⎛⎭⎪⎫422=4π.【答案】D11.(2015·东北三校联考)变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≥-1,x -y ≥2,3x +y ≤14,若使z =ax +y 取得最大值的最优解有无穷多个,则实数a 的取值集合是( )A .{-3,0}B .{3,-1}C .{0,1}D .{-3,0,1}【解析】作出不等式组所表示的平面区域,如图所示.易知直线z =ax +y 与x -y =2或3x +y =14平行时取得最大值的最优解有无穷多个,即-a =1或-a =-3,∴a =-1或a =3.【答案】B12.(2014·新课标全国Ⅰ卷)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 .-5B .3C .-5或3D .5或-3【解析】法一:联立方程⎩⎪⎨⎪⎧x +y =a ,x -y =-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =a -12,y =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.法二:先画出可行域,然后根据图形结合选项求解.当a =-5时,作出不等式组表示的可行域,如图(1)(阴影部分).图(1) 图(2)由⎩⎪⎨⎪⎧ x -y =-1,x +y =-5得交点A (-3,-2),则目标函数z =x -5y 过A 点时取得最大值.z max =-3-5×(-2)=7,不满足题意,排除A ,C 选项.当a =3时,作出不等式组表示的可行域,如图(2)(阴影部分).由⎩⎪⎨⎪⎧x -y =-1,x +y =3得交点B (1,2),则目标函数z =x +3y 过B 点时取得最小值.z min =1+3×2=7,满足题意.【答案】B13.若a ≥0,b ≥0,且当⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥0,x +y ≤1时,恒有ax +by ≤1,则由点P (a ,b )所确定的平面区域的面积是( )A .12 B .π4C .1D .π2【解析】因为ax +by ≤1恒成立,则当x =0时,by ≤1恒成立,可得y ≤1b(b ≠0)恒成立,所以0≤b ≤1;同理0≤a ≤1.所以由点P (a ,b )所确定的平面区域是一个边长为1的正方形,面积为1.【答案】C14.(2013·高考北京卷)设关于x ,y 的不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +1>0,x +m <0,y -m >0表示的平面区域内存在点P (x 0,y 0),满足x 0-2y 0=2.求得m 的取值范围是( )A .⎝⎛⎭⎪⎫-∞,43B .⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,13C .⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-23D .⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-53【解析】当m ≥0时,若平面区域存在,则平面区域内的点在第二象限,平面区域内不可能存在点P (x 0,y 0)满足x 0-2y 0=2,因此m <0.如图所示的阴影部分为不等式组表示的平面区域.要使可行域内包含y =12x -1上的点,只需可行域边界点(-m ,m )在直线y =12x -1的下方即可,即m<-12m -1,解得m <-23.【答案】C15.设不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -11≥0,3x -y +3≥0,5x -3y +9≤0表示的平面区域为D .若指数函数y =a x的图象上存在区域D 上的点,则a 的取值范围是 ( )A .(1,3]B .[2,3]C .(1,2]D .[3,+∞)【解析】平面区域D 如图所示.要使指数函数y =a x的图象上存在区域D 上的点,所以1<a ≤3. 【解析】A16.(2014·高考福建卷)已知圆C :(x -a )2+(y -b )2=1,平面区域Ω:⎩⎪⎨⎪⎧x +y -7≤0,x -y +3≥0,y ≥0.若圆心C∈Ω,且圆C 与x 轴相切,则a 2+b 2的最大值为( )A .5B .29C .37D .49【解析】由已知得平面区域Ω为△MNP 内部及边界.∵圆C 与x 轴相切,∴b =1.显然当圆心C 位于直线y =1与x +y -7=0的交点(6,1)处时,a max =6.∴a 2+b 2的最大值为62+12=37.【解析】C17.在平面直角坐标系中,若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y ≥0,y ≤x ,y ≤k x --1表示一个三角形区域,则实数k 的取值范围是( )A .(-∞,-1)B .(1,+∞)C .(-1,1)D .(-∞,-1)∪(1,+∞)【解析】已知直线y =k (x -1)-1过定点(1,-1),画出不等式组表示的可行域示意图,如图所示. 当直线y =k (x -1)-1位于y =-x 和x =1两条虚线之间时,表示的是一个三角形区域.所以直线y =k (x -1)-1的斜率的范围为(-∞,-1),即实数k 的取值范围是(-∞,-1).当直线y =k (x -1)-1与y =x 平行时不能形成三角形,不平行时,由题意可得k >1时,也可形成三角形,综上可知k <-1或k >1.【答案】D18.(2016·武邑中学期中)已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +1≥0,|x |-y -1≤0,则z =2x +y 的最大值为( )A .4B .6C .8D .10【解析】区域如图所示,目标函数z =2x +y 在点A (3,2)处取得最大值,最大值为8.【答案】C19.(2016·衡水中学期末)当变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x x +3y ≤4x ≥m时,z =x -3y 的最大值为8,则实数m 的值是( )A .-4B .-3C .-2D .-1【解析】画出可行域如图所示,目标函数z =x -3y 变形为y =x 3-z3,当直线过点C 时,z 取到最大值,又C (m ,m ),所以8=m -3m ,解得m =-4. 【答案】A20.(2016·湖州质检)已知O 为坐标原点,A ,B 两点的坐标均满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x -3y +1≤0,x +y -3≤0,x -1≥0,则tan∠AOB 的最大值等于( )A .94 B .47 C .34D .12【解析】如图阴影部分为不等式组表示的平面区域,观察图形可知当A 为(1,2),B 为(2,1)时,tan ∠AOB 取得最大值,此时由于tan α=k BO =12,tan β=k AO =2,故tan ∠AOB =tan (β-α)=tan β-tan α1+tan βtan α=2-121+2×12=34. 【解析】C 二、填空题21.(2014·高考安徽卷)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________.【解析】作出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示,可知S △ABC =12×2×(2+2)=4.【答案】422.(2014·高考浙江卷)若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +2y -4≤0,x -y -1≤0,x ≥1,则x +y 的取值范围是________.【解析】作出可行域,如图,作直线x +y =0,向右上平移,过点B 时,x +y 取得最小值,过点A 时取得最大值.由B (1,0),A (2,1)得(x +y )min =1,(x +y )max =3.所以1≤x +y ≤3. 【答案】[1,3]23.(2015·重庆一诊)设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥1,x +y -4≤0,x -3y +4≤0,则目标函数z =3x -y 的最大值为____.【解析】根据约束条件作出可行域,如图中阴影部分所示,∵z =3x -y ,∴y =3x -z ,当该直线经过点A (2,2)时,z 取得最大值,即z max =3×2-2=4.【答案】424.已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1≤0,x -y +1≥0,y ≥-1,则w =x 2+y 2-4x -4y +8的最小值为________.【解析】目标函数w =x 2+y 2-4x -4y +8=(x -2)2+(y -2)2,其几何意义是点(2,2)与可行域内的点的距离的平方.由实数x ,y 所满足的不等式组作出可行域如图中阴影部分所示,由图可知,点(2,2)到直线x +y -1=0的距离为其到可行域内点的距离的最小值,又|2+2-1|2=322,所以w min =92.【答案】9225.在平面直角坐标系xOy 中,M 为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧2x +3y -6≤0,x +y -2≥0,y ≥0所表示的区域上一动点,则|OM |的最小值是________.【解析】如图所示阴影部分为可行域,数形结合可知,原点O 到直线x +y -2=0的垂线段长是|OM |的最小值,∴|OM |min =|-2|12+12=2.【答案】 226.(2016·汉中二模)某企业生产甲、乙两种产品,已知生产每吨甲产品要用水3吨、煤2吨;生产每吨乙产品要用水1吨、煤3吨.销售每吨甲产品可获得利润5万元,销售每吨乙产品可获得利润3万元,若该企业在一个生产周期内消耗水不超过13吨,煤不超过18吨,则该企业可获得的最大利润是______万元.【解析】设生产甲产品x 吨,生产乙产品y 吨,由题意知⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥0,3x +y ≤13,2x +3y ≤18,利润z =5x +3y ,作出可行域如图中阴影部分所示,求出可行域边界上各端点的坐标,经验证知当x=3,y=4,即生产甲产品3吨,乙产品4吨时可获得最大利润27万元.【答案】2727.某农户计划种植黄瓜和韭菜,种植面积不超过50亩,投入资金不超过54万元,假设种植黄瓜和韭菜的产量、成本和售价如下表:________亩.【解析】设黄瓜和韭菜的种植面积分别为x亩,y亩,总利润为z万元,则目标函数为z=(0.55×4x-1.2x)+(0.3×6y-0.9y)=x+0.9y.线性约束条件为⎩⎪⎨⎪⎧x+y≤50,1.2x+0.9y≤54,x≥0,y≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧x+y≤50,4x+3y≤180,x≥0,y≥0.画出可行域,如图所示.作出直线l0:x+0.9y=0,向上平移至过点A时,z取得最大值,由⎩⎪⎨⎪⎧x+y=50,4x+3y=180,解得A(30,20).【答案】3028.(2015·日照调研)若A为不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x≤0,y≥0,y-x≤2表示的平面区域,则当a从-2连续变化到1时,动直线x +y =a 扫过A 中的那部分区域的面积为________.【解析】平面区域A 如图所示,所求面积为S =12×2×2-12×22×22=2-14=74.【答案】7429.(2014·高考浙江卷)当实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x +2y -4≤0,x -y -1≤0,x ≥1时,1≤ax +y ≤4恒成立,则实数a 的取值范围是________.【解析】画可行域如图所示,设目标函数z =ax +y ,即y =-ax +z ,要使1≤z ≤4恒成立,则a >0,数形结合知,满足⎩⎪⎨⎪⎧1≤2a +1≤4,1≤a ≤4即可,解得1≤a ≤32.所以a 的取值范围是1≤a ≤32.【答案】⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,3230.(2015·石家庄二检)已知动点P (x ,y )在正六边形的阴影部分(含边界)内运动,如图,正六边形的边长为2,若使目标函数z =kx +y (k >0)取得最大值的最优解有无穷多个,则k 的值为________.【解析】由目标函数z =kx +y (k >0)取得最大值的最优解有无穷多个,结合图形分析可知,直线kx +y =0的倾斜角为120°,于是有-k =tan 120°=-3,所以k =3.【答案】 331.设m >1,在约束条件⎩⎪⎨⎪⎧y ≥x ,y ≤mx ,x +y ≤1下,目标函数z =x +my 的最大值小于2,则m 的取值范围 .【解析】变换目标函数为y =-1m x +z m ,由于m >1,所以-1<-1m<0,不等式组表示的平面区域如图中的阴影部分所示,根据目标函数的几何意义,只有直线y =-1m x +zm在y 轴上的截距最大时,目标函数取得最大值.显然在点A 处取得最大值,由y =mx ,x +y =1,得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫11+m ,m 1+m ,所以目标函数的最大值z max=11+m +m 21+m<2,所以m 2-2m -1<0,解得1-2<m <1+2,故m 的取值范围是(1,1+2).【答案】(1,1+2)32.已知实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y ≥1,y ≤2x -1,x +y ≤m ,若目标函数z =x -y 的最小值的取值范围是[-2,-1],则目标函数的最大值的取值范围是________.【解析】不等式组表示的可行域如图中阴影部分(包括边界)所示,目标函数可变形为y =x -z ,当z 最小时,直线y =x -z 在y 轴上的截距最大.当z 的最小值为-1,即直线为y =x +1时,联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y =x +1,y =2x -1,可得此时点A 的坐标为(2,3),此时m =2+3=5;当z 的最小值为-2,即直线为y =x +2时,联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y =x +2,y =2x -1,可得此时点A 的坐标是(3,5),此时m =3+5=8.故m 的取值范围是[5,8].目标函数z =x -y 的最大值在点B (m -1,1)处取得,即z max =m -1-1=m -2,故目标函数的最大值的取值范围是[3,6].【答案】[3,6]33.(2013·高考广东卷)给定区域D :⎩⎪⎨⎪⎧x +4y ≥4,x +y ≤4,x ≥0.令点集T ={(x 0,y 0)∈D |x 0,y 0∈Z ,(x 0,y 0)是z =x +y 在D 上取得最大值或最小值的点},则T 中的点共确定________条不同的直线.【解析】线性区域为图中阴影部分,取得最小值时点为(0,1),最大值时点为(0,4),(1,3),(2,2),(3,1),(4,0),点(0,1)与(0,4),(1,3),(2,2),(3,1),(4,0)中的任何一个点都可以构成一条直线,共有5条 ,又(0,4),(1,3),(2,2),(3,1),(4,0)都在直线x +y =4上,故T 中的点共确定6条不同的直线. 【答案】634.(2011·湖北改编)已知向量a =(x +z,3),b =(2,y -z ),且a ⊥b .若x ,y 满足不等式|x |+|y |≤1,则z 的取值范围为__________.【解析】∵a =(x +z,3),b =(2,y -z ),且a ⊥b ,∴a ·b =2(x +z )+3(y -z )=0,即2x +3y -z =0.又|x |+|y |≤1表示的区域为图中阴影部分,∴当2x +3y -z =0过点B (0,-1)时,z min =-3,当2x +3y -z =0过点A (0,1)时,z min =3. ∴z ∈[-3,3]. 【答案】[-3,3]35.(2016·衡水中学模拟)已知变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -13≤02y -x +1≥0x +y -4≥0且有无穷多个点(x ,y )使目标函数z =x +my 取得最小值,则m =________.【解析】作出线性约束条件表示的平面区域,如图中阴影部分所示.若m =0,则z =x ,目标函数z =x +my 取得最小值的最优解只有一个,不符合题意. 若m ≠0,则目标函数z =x +my 可看作斜率为-1m 的动直线y =-1m x +zm,若m <0,则-1m>0,由数形结合知,使目标函数z =x +my 取得最小值的最优解不可能有无穷多个;若m >0,则-1m<0,数形结合可知,当动直线与直线AB 重合时,有无穷多个点(x ,y )在线段AB 上,使目标函数z =x +my 取得最小值,即-1m=-1,则m =1.综上可知,m =1. 【答案】1。
人教版高中数学必修五第3章 3.3 3.3.3 简单的线性规划问题(二) 课件
(x+2)2+y2=1 上,那么|PQ|的最小值是( A )
A.1
B.2
2 C.
310-1
2 10 D. 3
2x+5y≥10, 4.已知 x,y 满足约束条件2x-3y≥-6, 则 z=x2+y2
2x+y≤10,
100 的最小值为______2_9_____.
题型3 非线性目标函数(面积)
|3x+4y+5| (3)
表示点
P(x,y)与_直__线__3_x+__4_y_+__5_=__0_的距离.
5
题型1 非线性目标函数(斜率) 例1:求 z= yx++11的最大值,其中 x,y 满足约束条件
思维突破:把所求问题看成区域上的点与点(-1,-1)连 线的斜率.
自主解答:作出不等式组表示的可行域如图 D18.
图D23
例 4:若不等式组xx≥ +03, y≥4, 3x+y≤4
所表示的平面区域被直线
y=kx+43分为面积相等的两部分,则 k 的值是( )
欢迎来到二)
1.进一步了解线性规划的意义,了解线性约束条件、线性 目标函数、可行解、可行域、最优解等基本概念.
2.掌握线性规划问题的图解法,会用图解法求目标函数的 最大值、最小值.
3.训练数形结合、化归等常用思想,培养和发展数学应用 意识.
非线性目标函数.
当把 z 看作常数时,它表示点(x,y)与点(-1,-1)所在直
线的斜率,点(x,y)在可行域内.因此当点(x,y)是点 A 时,斜
率 z 最大.
∵点 A 为直线 y=11 与 y 轴的交点,
∴点 A 的坐标为(0,11).
∴zmax=101++11=12.
图 D18
对形如 z=acxy++db(ac≠0)型的目标函数,可先变 形为 z=ac·yx- -- -badc的形式,将问题化为可行域内的点(x,y)与 -dc,-ba连线斜率的ac倍的范围、最值等.
2017-2018年高中数学 第三章 不等式 3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题 3.3.2 第1课时 简单的
解简单线性规划问题的基本步骤: 1.画图.画出线性约束条件所表示的平面区域,即 可行域. 2.定线.令 z=0,得一过原点的直线. 3.平移.在线性目标函数所表示的一组平行线中, 利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或 最小的直线.
4.求最优解.通过解方程组求出最优解. 5.求最值.求出线性目标函数的最小值或最大值.
归纳升华 解线性规划问题的基本步骤: (1)画:画出线性约束条件所表示的可行域. (2)移:在线性目标函数所表示的一组平行线中,用 平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或最小 的直线.
(3)求:通过解方程组求出最优解. (4)答:根据所求得的最优解得出答案.
[变式训练] 已知实数 x,y 满足约束条件
[知识提炼·梳理]
1.约性约束条件: __由__关__于__x_,__y_的__一__次__不__等__式__形__成__的__约__束__条__件____. 2.线性目标函数: _由__关__于__两__个__变__量__x_,__y_一__次__式__形__成__的__函__数_____. 3.线性规划问题: _在__线__性__约__束__条__件__下__求__线__性__目__标__函__数__的__最__大__值__或__最__小 _值__问__题___.
y=mx, 点 A 处取得最大值,由
x+y=1,
得 A1+1 m,1+mm,代入目标函数,即1+1 m+15+mm= 4,解得 m=3.
答案:3
归纳升华 根据目标函数的最值求参数的解题思路:采用数形结 合,先画出可行域,根据目标函数表示的意义,画出目标 函数等于最值的直线,它与相应直线的交点就是最优解, 再将所求出的最优解代入含有参数的约束条件,即可求出 参数的值或范围.
人教新课标版数学高二-数学必修5第三章《不等式》知识整合
数学·必修5(人教A版)一、本章概述不等关系是中学数学中最基本、最广泛、最普遍的关系.不等关系起源于实数的性质,产生了实数的大小关系、简单不等式、不等式的基本性质,如果赋予不等式中变量以特定的值、特定的关系,又产生了重要不等式、基本不等式等.不等式是永恒的吗?显然不是,由此又产生了解不等式与证明不等式两个极为重要的问题.解不等式即寻求不等式成立时变量应满足的范围或条件,不同类型的不等式又有不同的解法.不等式证明则是推理性问题或探索性问题.推理性即在特定条件下,阐述论证过程,揭示内在规律,基本方法有比较法、综合法、分析法;探索性问题大多是与自然数n有关的证明问题,常采用观察—归纳—猜想—证明的思路,以数学归纳法完成证明.另外,不等式的证明方法还有换元法、放缩法、反证法、构造法等.不等式中常见的基本思想方法有等价转化、分类讨论、数形结合、函数与方程.不等式的知识渗透在数学中的各个分支,相互之间有着千丝万缕的联系,因此不等式又可作为一个工具来解决数学中的其他问题,诸如集合问题,方程(组)的解的讨论,函数单调性的研究,函数定义域的确定,以及三角、数列、立体几何、解析几何中的最大值、最小值问题,这些问题无一不与不等式有着密切的联系.不等式还可以解决现实世界中反映出来的数学问题,许多问题最终归结为不等式的求解或证明.解决这类综合问题的一般思维方法是:引参,建立不等关系,解某一主元的不等式(实为分离变元),适时活用基本不等式.其中建立不等关系的常用途径是:①根据题设条件;②判别式法;③基本不等式法;④依据某些变量(如sin x,cos x)的有界性等.不等式的应用体现了一定的综合性、灵活多样性.这类问题大致可以分为两类:一类是建立不等式、解不等式;另一类是建立函数式求最大值或最小值.利用不等式解应用题的基本步骤:①审题;②建立不等式模型;③解决数学问题;④作答.本章中,不等式的证明是难点,解不等式是重点,含参数的不等式综合题是高考命题的热点.掌握不等式的意义和实数的符号法则,是分散难点和解决难点的关键.如能熟悉不等式的性质,认清基本不等式的特点,灵活运用比较、分析、综合等基本方法,认真进行思考和探索,是不难找到解题途径的.要善于进行转化变形,即化无理为有理、化分式为整式、化高次为低次、化绝对值为非绝对值等等,以突破解证不等式这一难关.通过本章的学习达到以下基本目标:1.会用不等式(组)表示不等关系;2.熟悉不等式的性质,能应用不等式的性质求解“范围问题”,会用作差法比较大小;3.会解一元二次不等式,熟悉一元二次不等式、一元二次方程和二次函数的关系;4.会作二元一次不等式(组)表示的平面区域,会解简单的线性规划问题;5.明确基本不等式及其成立条件,会灵活应用基本不等式证明或求解最值.二、主干知识1.不等式与不等关系.不等式的性质刻画了在一定条件下两个量的不等关系.不等式的性质包括“单向性”和“双向性”.单向性主要用于证明不等式,双向性是解不等式的基础.因为解不等式要求的是同解变形.要正确理解不等式的性质,必须先弄清每一性质的条件和结论、注意条件和结论的放宽和加强,以及条件与结论之间的相互联系.双向性主要有:(1)不等式的基本性质:⎩⎪⎨⎪⎧ a >b ⇔a -b >0,a =b ⇔a -b =0,a <b ⇔a -b <0,这是比较两个实数的大小的依据;(2)a >b ⇔b <a ;(3)a >b ⇔a +c >b +c .单向性主要有:(1)a >b ,b >c ⇒a >c ;(2)a >b ,c >d ⇒a +c >b +d ;(3)a >b ,c >0(c < 0)⇒ac >bc (ac <bc );(4)a >b >0,c >d >0⇒ac >bd ;(5)a >b >0,0<c <d ⇒a c >b d ;(6)a >b >0,m ∈N *⇒a m >b m ;(7)a >b >0,n ∈N *,n >1⇒n a >n b .特别提醒:(1)同向不等式可以相加,异向不等式可以相减.即: 若a >b ,c >d ,则a +c >b +d ;若a >b ,c <d ,则a -c >b -d .但异向不等式不可以相加,同向不等式不可以相减.(2)左右同正不等式,同向的不等式可以相乘,但不能相除;异向不等式可以相除,但不能相乘.即:若a >b >0,c >d >0,则ac >bd ;若a >b >0,0<c <d ,则a c >b d .(3)左右同正不等式,两边可以同时乘方或开方.即:若a >b >0,n ∈N *,n >1,则a n >b n 或n a >nb .(4)若ab >0,a >b ,则1a <1b ;若ab <0,a >b ,则1a >1b .如果对不等式两边同时乘以一个代数式,要注意它的正负号,如果正负号未定,要注意分类讨论.2.一元二次不等式及其解法解一元二次不等式常用数形结合法,基本步骤如下:①将一元二次不等式化成ax 2+bx +c >0的形式,②计算判别式并求出相应的一元二次方程的实数解,③画出相应的二次函数的图象,④根据图象和不等式的方向写出一元二次不等式的解集.设相应二次函数的图象开口向上,并与x 轴相交,则有口诀:大于取两边,小于取中间.解含参数的不等式的通法是“定义域为前提,函数增减性为基础,分类讨论是关键”.要注意对字母参数的讨论,如果遇到下述情况则一般需要讨论:(1)在解含有字母的一元二次不等式时,需要考虑相应的二次函数的开口方向,对应的一元二次方程根的状况(有时要分析Δ),比较两个根的大小,设根为x 1,x 2,要分x 1>x 2、x 1=x 2、x 1<x 2讨论.(2)不等式两端乘或除一个含参数的式子时,则需讨论这个式子的正负.(3)求解过程中,需用指数函数、对数函数的单调性时,则需对它们的底数进行讨论.注意解完之后要写上:“综上,原不等式的解集是…”.若按参数讨论,最后应按参数取值分别说明其解集;若按未知数讨论,最后应求并集.一元二次不等式ax2+bx+c>0或ax2+bx+c<0(a>0)的解集:设相应的一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的两根为x1、x2且x1≤x2,Δ=b2-4ac,则不等式的解的各种情况如下表所示:二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象一元二次方程ax2+bx+c=(a>0)的根ax2+bx+c>0(a>0)的解集ax2+bx+c<0(a>0)的解集Δ>0有两相异实根x1,x2(x1<x2){x|x<x1,或x>x2}{x|x1<x<x2}Δ=0有两相等实根x1=x2=-b2a{x|x≠-b2a}∅Δ<0无实根R∅特别提醒:(1)解题中要充分利用一元二次不等式的解集是实数集R和空集∅的几何意义,准确把握一元二次不等式的解集与相应一元二次方程的根及二次函数图象之间的内在联系.(2)解不等式的关键在于保证变形转化的等价性.简单分式不等式可化为整式不等式求解:先通过移项、通分等变形手段将原不等式化为右边为0的形式,然后通过符号法则转化为整式不等式求解.转化为求不等式组的解时,应注意区别“且”、“或”,涉及最后几个不等式的解集是“交”,还是“并”.注意:不等式解集的端点值往往是不等式对应方程的根或不等式有意义范围的端点值.(3)在解决实际问题时,先要从实际问题中抽象出数学模型,并寻找出该数学模型中已知量与未知量,再建立数学关系式,然后用适当的方法解决问题.(4)解含参数的不等式是高中数学中的一类较为重要的题型,解决这类问题的难点在于对参数进行恰当分类.分类相当于增加了题设条件,便于将问题分而治之.在解题过程中,经常会出现分类难以入手或者分类不完全的现象.强化分类意识,选择恰当的解题切入点,掌握一些基本的分类方法,善于借助直观图形找出分类的界值是解决此类问题的关键.3.二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题.(1)确定二元一次不等式表示的区域的步骤:①在平面直角坐标系中作出直线Ax+By+C=0;②在直线的一侧任取一点P(x0,y0),当C≠0时,常把原点作为特殊点;③将P(x0,y0)代入Ax+By+C求值:若Ax0+By0+C>0,则包含点P的半平面为不等式Ax+By+C>0所表示的平面区域,不包含点P的半平面为不等式Ax+By+C <0所表示的平面区域.也可采用:把二元一次不等式改写成y>kx +b或y<kx+b的形式,前者表示直线的上方区域,后者表示直线的下方区域.(2)线性规划的有关概念:①满足关于x,y的一次不等式或一次方程的条件叫线性约束条件;②关于变量x,y的解析式叫目标函数,关于变量x,y一次式的目标函数叫线性目标函数;③求目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,称为线性规划问题;④满足线性约束条件的解(x,y)叫可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域;⑤使目标函数取得最大值或最小值的可行解叫做最优解.(3)解简单线性规划问题的基本步骤:①根据实际问题的约束条件列出不等式;②作出可行域,写出目标函数;③确定目标函数的最优位置,从而获得最优解.具体来讲有以下5步:a.画图:画出线性约束条件所表示的平面区域即可行域;b.定线:令z=0,得一过原点的直线;c.平移:在线性目标函数所表示的一组平行线中,利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或最小的直线;d.求最优解:通过解方程组求出最优解;e.求最值:求出线性目标函数的最大或最小值.特别提醒:(1)画不等式Ax+By+C≥0所表示的平面区域时,区域包括边界线,因此,将边界直线画成实线;无等号时区域不包括边界线,用虚线表示不包含直线l.(2)Ax+By+C>0表示在直线Ax+By+C=0(B>0)的上方,Ax +By+C<0表示在直线Ax+By+C=0(B>0)的下方.(3)设点P(x1,y1),Q(x2,y2),直线l:Ax+By+C=0,若Ax1+By1+C与Ax2+By2+C同号,则P,Q在直线l的同侧,异号则在直线l的异侧.(4)在求解线性规划问题时要注意:①将目标函数改成斜截式方程;②寻找最优解时注意作图规范.4.基本不等式ab≤a+b 2.(1)基本不等式:设a,b是任意两个正数,那么ab≤a+b2.当且仅当a=b时,等号成立.①基本不等式可叙述为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.②如果把a+b2看做是正数a,b的等差中项,ab看做是正数a,b的等比中项,那么基本不等式也可以叙述为:两个正数的等差中项不小于它们的等比中项.③基本不等式ab≤a+b2几何意义是“半径不小于半弦”.(2)对基本不等式的理解:①基本不等式的左式为和结构,右式为积的形式,该不等式表明两正数a ,b 的和与两正数a ,b 的积之间的大小关系,运用该不等式可作和与积之间的不等变换.②“当且仅当a =b 时,等号成立”的含义:a .当a =b 时等号成立的含意是:a =b ⇒a +b 2=ab ; b .仅当a =b 时等号成立的含意是:a +b 2=ab ⇒a =b ; 综合起来,其含意是:a +b 2=ab ⇔a =b . (3)设a ,b ∈R ,不等式a 2+b 2≥2ab ⇔ab ≤a 2+b 22⇔ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22. (4)基本不等式的几种变式:设a >0,b >0,则a +1a ≥2,b a +a b ≥2,a 2b ≥2a -b .(5)常用的几个不等式:① a 2+b 22≥a +b 2≥ab ≥21a +1b(根据目标不等式左右的运算结构选用);②设a ,b ,c ∈R ,则a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca (当且仅当a =b =c 时,取等号);③真分数的性质:若a >b >0,m >0,则b a <b +m a +m(糖水的浓度问题).特别提醒:(1)用基本不等式求函数的最值时,要特别注意“一正、二定、三相等,和定积最大,积定和最小”这17字方针.常用的方法为:拆、凑、平方.(2)用基本不等式证明不等式时,应重视对所证不等式的分析和化归,应观察不等式左右两边的结构,注意识别轮换对称式,此时可先证一部分,其他同理可证,然后再累加或累乘.题型1 恒成立问题(1)若不等式f (x )>A 在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上f (x )min >A ;(2)若不等式f (x )<B 在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上f (x )max <B .设函数f (x )=x ,g (x ) =x +a (a >0),若x ∈[1,4]时不等式⎪⎪⎪⎪⎪⎪f (x )-ag (x )f (x )≤1恒成立,求a 的取值范围.解析:由⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪f (x )-ag (x )f (x )≤1⇔-1≤f (x )-ag (x )f (x )≤1,得0≤ag (x )f (x )≤2, 即ax +a 2x ≤2在x ∈[1,4]上恒成立,也就是ax +a 2≤2x 在x ∈[1,4]上恒成立.令t =x ,则t ≥0,且x =t 2,由此可得 at 2-2t +a 2≤0在t ∈[1,2]上恒成立,设g (t ) = at 2-2t +a 2,则只需⎩⎪⎨⎪⎧g (1)≤0,g (2)≤0⇒⎩⎨⎧a -2+a 2≤0,4a -4+a 2≤0,解得 0<a ≤22-2,即满足题意的a 的取值范围是(0,22-2].题型2 能成立问题(1)若在区间D 上存在实数x 使不等式f (x )>A 成立,则等价于在区间D 上的f (x )max >A ;(2)若在区间D 上存在实数x 使不等式f (x )<B 成立,则等价于在区间D 上的f (x )min <B .若存在x ∈R ,使不等式|x -4|+|x -3|<a 成立,求实数a的取值范围.解析:设f (x )=|x -4|+|x -3|,依题意f (x )的最小值<a .又f (x )=|x -4|+|x -3|≥|(x -4)-(x -3)|=1(等号成立的条件是3≤x ≤4).故f (x )的最小值为1,∴a >1.即实数a 的取值范围是(1,+∞).题型3 恰成立问题(1)若不等式f (x )>A 在区间D 上恰成立,则等价于不等式f (x )>A 的解集为D ;(2)若不等式f (x )<B 在区间D 上恰成立,则等价于不等式f (x )<B 的解集为D .已知函数y =2x 2-ax +10x 2+4x +6的最小值为1,求实数a 的取值集合.解析:由y ≥1即2x 2-ax +10x 2+4x +6≥1⇒x 2-(a +4)x +4≥0恒成立,∴Δ=(a +4)2-16≤0,解得-8≤a ≤0(必要条件).再由y =1有解,即2x 2-ax +10x 2+4x +6=1有解,⇒x 2-(a +4)x +4=0有解,得:Δ=(a +4)2-16≥0,解得a ≤-8或a ≥0.综上即知a =-8或a =0时,y min =1,故所求实数a 的取值集合是{-8,0}.题型4 利用基本不等式求最值基本不等式通常用来求最值问题:一般用a +b ≥2ab (a >0,b>0)解“定积求和,和最小”问题,用ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫a +b 22求“定和求积,积最大”问题,一定要注意适用的范围和条件:“一正、二定、三相等”,特别是利用拆项、添项、配凑、分离变量、减少变元等方法,构造定值条件的方法,和对等号能否成立的验证.若等号不能取到,则应用函数单调性来求最值,还要注意运用基本不等式解决实际问题.已知0<x <2,求函数y =x (8-3x )的最大值.解析:∵0<x <2,∴0<3x <6,8-3x >0, ∴y =x (8-3x )=13·3x ·(8-3x )≤132+-⎛⎫⎪⎝⎭3x 83x 2=163, 当且仅当3x =8-3x ,即x =43时,取等号,∴当x =43时,y =x (8-3x )有最大值为163.设函数f (x )=x +2x +1,x ∈[0,+∞).求函数f (x )的最小值.解析:f (x )=x +2x +1=(x +1)+2x +1-1,∵x ∈[0,+∞),∴x +1>0,2x +1>0,∴x +1+2x +1≥2 2.当且仅当x +1=2x +1,即x =2-1时,f (x )取最小值. 此时f (x )min =22-1.题型5 简单线性规划问题求目标函数在约束条件下的最优解,一般步骤为:一是寻求约束条件和目标函数,二是作出可行域,三是在可行域内求目标函数的最优解,特别注意目标函数z =ax +by +c 在直线ax +by =0平移过程中变化的规律和图中直线斜率关系.简单的线性规划应用题在现实生活中的广泛应用也是高考的热点.若不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,x +3y ≥4,3x +y ≤4所表示的平面区域被直线y =kx +43分为面积相等的两部分,则k 的值是( )A.73B.37C.43D.34解析:不等式组表示的平面区域如图所示:由于直线y =kx +43过定点⎝⎛⎭⎪⎫0,43,因此只有直线过AB 中点时,直线y =kx +43能平分平面区域,因为A (1,1),B (0,4),所以AB 中点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,52.当y =kx +43过点⎝ ⎛⎭⎪⎫12,52时,52=k 2+43,所以k =73.答案:A题型6 三个二次(二次函数、二次不等式、二次方程)问题 一元二次方程、一元二次不等式与二次函数三者之间形成一个关系密切、互为关联、互为利用的知识体系.将二次函数看作主体,一元二次方程和一元二次不等式分别为二次函数的函数值为零(零点)和不为零的两种情况,一般讨论二次函数主要是将其通过一元二次方程和一元二次不等式来讨论,而讨论一元二次方程和一元二次不等式又要将其与相应的二次函数相联系,通过二次函数的图象揭示解(集)的几何特征.当m 为何值时,方程2x 2+4mx +3m -1=0有两个负根?解析:方程2x 2+4mx +3m -1=0有两个负根,则有⎩⎪⎨⎪⎧Δ=(4m )2-4×2×(3m -1)≥0,-b a =-4m 2=-2m <0,c a =3m -12>0,即⎩⎪⎨⎪⎧m ≤12或m ≥1,m >0,m >13.∴当m ∈⎩⎨⎧⎭⎬⎫m 13<m ≤12或m ≥1时,原方程有两个负根.题型7 不等式与函数的综合问题定义在(-1,1)上的奇函数f (x )在整个定义域上是减函数,且f (1-a )+f (1-a 2)<0,求实数 a 的取值范围.解析:∵f (x )的定义域为(-1,1),∴⎩⎨⎧-1<1-a <1,-1<1-a 2<1,∴⎩⎨⎧0<a <2,-2<a <2且a ≠0,∴0<a <2,①原不等式变形为f (1-a )<-f (1-a 2). 由于f (x )为奇函数,有-f (1-a 2)=f (a 2-1), ∴f (1-a )<f (a 2-1). 又f (x )在(-1,1)上是减函数,∴1-a >a 2-1,解得-2<a <1.② 由①②可得0<a <1, ∴a 的取值范围是(0,1).题型8 求分式函数的最值求函数y =x 4+3x 2+3x 2+1的最小值.解析:y =(x 4+2x 2+1)+(x 2+1)+1x 2+1=(x 2+1)+1x 2+1+1≥2(x 2+1)·1x 2+1+1=3,当且仅当x 2+1=1x 2+1,即x 2+1=1,即x =0时等号成立.。
3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题4
无“=”画虚线
2.同侧同号,异侧异号
y 如:画出不等式 2x+y-6<0 表示的平面区域。
6
解:先画直线2x+y-6=0
取原点(0,0),代入
2x+y-6<0
2x+y-6=0,
因为
o
3
x
2×0+0-6=-6 <0,
2x+y-6=0
所以,原点在2x+y-6<0表示的 平面区域内,不等式 2x+y-6<0 表示的区域如图所示。
例3.一个化肥厂生产甲、乙两种混合肥 料,生产1车皮甲种肥料需用的主要原料 是磷酸盐4吨,硝酸盐18吨,生产1车皮乙 种肥料需用的主要原料是磷酸盐1吨,硝 酸盐15吨,现有库存磷酸盐10吨,硝酸盐 66吨.如果在此基础上进行生产,设x,y 分别是计划生产甲、乙两种混合肥料的车 皮数,请列出满足生产条件的数学关系式, 并画出相应的平面区域.
在平面直角坐标系中表示直线: Ax + By + C =0
某一侧所有点组成的平面区域.
判断方法:“直线定界、特殊点定域”
(2)画不等式 Ax + By + C > 0表示的平面区域时,把直 线Ax + By + C = 0画成虚线以表示区域不包括边界直线. 画不等式 Ax + By + C ≥ 0表示的平面区域时,此区域包 括边界直线,则把边界直线Ax + By + C = 0画成实线.
y 6
有
3 O
注意:把直线画
如图所示 .
3
x
成虚线以表示区域 不包括边界
例2 画出不等式组
y
x y 0
人教a版必修5学案:3.3二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题(含答案)
3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题材拓展1.二元一次不等式(组)表示平面区域(1)直角坐标平面内的一条直线Ax +By +C =0把整个坐标平面分成三部分,即直线两侧的点集和直线上的点集.(2)若点P 1(x 1,y 1)与P 2(x 2,y 2)在直线l :Ax +By +C =0的同侧(或异侧),则Ax 1+By 1+C 与Ax 2+By 2+C 同号(或异号).(3)二元一次不等式组表示的平面区域是各个不等式所表示的平面点集的交集,因而是各个不等式所表示的平面区域的公共部分.2.画二元一次不等式表示的平面区域常 采用“直线定界,特殊点定域”的方法(1)直线定界,即若不等式不含等号,应把直线画成虚线;含有等号,把直线画成实线. (2)特殊点定域,即在直线Ax +By +C =0的某一侧取一个特殊点(x 0,y 0)作为测试点代入不等式检验,若满足不等式,则表示的区域就是包括这个点的这一侧,否则就表示直线的另一侧.特别地,当C ≠0时,常把原点作为测试点.当C =0时,常把点(1,0)或点(0,1)作为测试点.3.补充判定二元一次不等式表示的区域 的一种方法先证一个结论已知点P (x 1,y 1)不在直线l :Ax +By +C =0 (B ≠0)上,证明: (1)P 在l 上方的充要条件是B (Ax 1+By 1+C )>0; (2)P 在l 下方的充要条件是B (Ax 1+By 1+C )<0. 证明 (1)∵B ≠0,∴直线方程化为y =-A B x -CB,∵P (x 1,y 1)在直线上方,∴对同一个横坐标x 1,直线上点的纵坐标小于y 1,即y 1>-A B x 1-CB.(*)∵B 2>0,∴两端乘以B 2,(*)等价于B 2y 1>(-Ax 1-C )B , 即B (Ax 1+By 1+C )>0.(2)同理,由点P 在l 下方,可得y 1<-A B x 1-CB,从而得B 2y 1<(-Ax 1-C )B ,移项整理为B (Ax 1+By 1+C )<0. ∵上述解答过程可逆,∴P 在l 上方⇔B (Ax 1+By 1+C )>0, P 在l 下方⇔B (Ax 1+By 1+C )<0. 从而得出下列结论:(1)B >0时,二元一次不等式Ax +By +C >0表示直线Ax +By +C =0上方的平面区域(不包括直线),而Ax +By +C <0表示直线Ax +By +C =0下方的平面区域(不包括直线).(2)B <0时,二元一次不等式Ax +By +C >0表示直线Ax +By +C =0下方的区域(不包括直线),而二元一次不等式Ax +By +C <0表示直线Ax +By +C =0上方的平面区域(不包括直线).(3)B =0且A >0时,Ax +C >0表示直线Ax +C =0右方的平面区域(不包括直线),Ax +C <0表示直线Ax +C =0左方的平面区域(不包括直线).(4)B =0且A <0时,Ax +C >0表示直线Ax +C =0左方的平面区域(不包括直线),Ax +C <0表示直线Ax +C =0右方的平面区域(不包括直线).法突破一、二元一次不等式组表示的平面区域方法链接:只要准确找出每个不等式所表示的平面区域,然后取出它们的重叠部分,就可以得到二元一次不等式组所表示的平面区域.例1 在平面直角坐标系xOy 中,已知平面区域A ={(x ,y )|x +y ≤1,且x ≥0,y ≥0},则平面区域B ={(x +y ,x -y )|(x ,y )∈A }的面积为( )A .2B .1 C.12 D.14 解析答案 B二、平面区域所表示的二元一次不等式(组)方法链接:由平面区域确定不等式时,我们可以选用特殊点进行判断,把特殊点代入直线方程Ax +By +C =0,根据代数式Ax +By +C 的符号写出对应的不等式,根据是否包含边界来调整符号.例2 如图所示,四条直线x +y -2=0,x -y -1=0,x +2y +2=0,3x -y +3=0围成一个四边形,则这个四边形的内部区域(不包括边界)可用不等式组____________表示.解析 (0,0)点在平面区域内,(0,0)点和平面区域在直线x +y -2=0的同侧,把(0,0)代入到x +y -2,得0+0-2<0,所以直线x +y -2=0对应的不等式为x +y -2<0,同理可得到其他三个相应的不等式为x +2y +2>0,3x -y +3>0,x -y -1<0, 则可得所求不等式组为三、和平面区域有关的非线性问题方法链接:若目标函数为线性时,目标函数的几何意义与直线的截距有关.若目标函数为形如z =y -bx -a,可考虑(a ,b )与(x ,y )两点连线的斜率.若目标函数为形如z =(x -a )2+(y -b )2,可考虑(x ,y )与(a ,b )两点距离的平方. 例3 (2009·山东济宁模拟)已知点P (x ,y )满足点Q (x ,y )在圆(x +2)2+(y +2)2=1上,则|PQ |的最大值与最小值为( )A .6,3B .6,2C .5,3D .5,2解析可行域如图阴影部分,设|PQ |=d ,则由图中圆心C (-2,-2)到直线4x +3y -1=0的距离最小,则到点A 距离最大.由得(-2,3). ∴d max =|CA |+1=5+1=6,d min =|-8-6-1|5-1=2.答案 B四、简单的线性规划问题方法链接:线性规划问题最后都能转化为求二元一次函数z =ax +by (ab ≠0)的最值,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zb的最值间接求出z的最值.例4 某家具公司制作木质的书桌和椅子两种家具,需要木工和漆工两道工序,已知木工平均四个小时做一把椅子,八个小时做一张书桌,该公司每星期木工最多有8 000个工作时;漆工平均两小时漆一把椅子,一个小时漆一张书桌,该公司每星期漆工最多有1 300个工作时,又已知制作一把椅子和一张书桌的利润分别是15元和20元,根据以上条件,怎样安排生产能获得最大利润?解 依题意设每星期生产x 把椅子,y 张书桌, 那么利润p =15x +20y .其中x ,y 满足限制条件{ 4x +8y ≤x +y ≤x ≥0,x ∈N *y ≥0,y ∈N *. 即点(x ,y )的允许区域为图中阴影部分,它们的边界分别为4x +8y =8 000(即AB ),2x +y =1 300(即BC ),x =0(即OA )和y =0(即OC ).对于某一个确定的p =p 0满足p 0=15x +20y ,且点(x ,y )属于阴影部分的解x ,y 就是一个能获得p 0元利润的生产方案.对于不同的p ,p =15x +20y 表示一组斜率为-34的平行线,且p 越大,相应的直线位置越高;p 越小,相应的直线位置越低.按题意,要求p 的最大值,需把直线p =15x +20y 尽量地往上平移,又考虑到x ,y 的允许范围,当直线通过B 点时,处在这组平行线的最高位置,此时p 取最大值.由{ 4x +8y =8 00x +y =1 300,得B (200,900), 当x =200,y =900时,p 取最大值, 即p max =15×200+20×900=21 000,即生产200把椅子、900张书桌可获得最大利润21 000元.区突破1.忽略截距与目标函数值的关系而致错 例1 设E 为平面上以A (4,1),B (-1,-6),C (-3,2)为顶点的三角形区域(包括边界),求z =4x -3y 的最大值与最小值.[错解]把目标函数z =4x -3y 化为y =43x -13z .根据条件画出图形如图所示,当动直线y =43x -13z 通过点C 时,z 取最大值;当动直线y =43x -13z 通过点B 时,z 取最小值.∴z min =4×(-1)-3×(-6)=14; z max =4×(-3)-3×2=-18.[点拨] 直线y =43x -13z 的截距是-13z ,当截距-13z 最大即过点C 时,目标函数值z 最小;而当截距-13z 最小即过点B 时,目标函数值z 最大.此处容易出错.[正解] 把目标函数z =4x -3y 化为y =43x -13z .当动直线y =43x -13z 通过点B 时,z 取最大值;当动直线y =43x -13z 通过点C 时,z 取最小值.∴z max =4×(-1)-3×(-6)=14; z min =4×(-3)-3×2=-18.2.最优整数解判断不准而致错 例2 设变量x ,y 满足条件求S =5x +4y 的最大值.[错解] 依约束条件画出可行域如图所示,如先不考虑x 、y 为整数的条件,则当直线5x +4y =S 过点A ⎝⎛⎭⎫95,2310时,S =5x +4y 取最大值,S max =18 15.因为x 、y 为整数,所以当直线5x +4y =t 平行移动时,从点A 起通过的可行域中的整点是C (1,2),此时S max =13.[点拨] 上述错误是把C (1,2)作为可行域内唯一整点,其实还有一个整点B (2,1),此时S =14才是最大值.[正解] 依据已知条件作出图形如图所示,因为B (2,1)也是可行域内的整点,由此得S B =2×5+1×4=14,由于14>13,故S max =14.温馨点评 求最优整数解时,要结合可行域,对所有可能的整数解逐一检验,不要漏掉解.题多解例 某电脑用户计划使用不超过500元的资金购买单价分别为60元、70元的单片软件和盒装磁盘.根据需要,软件至少买3片,磁盘至少买2盒,则不同的选购方式共有() A.5种B.6种C.7种D.8种解析方法一由题意知,按买磁盘盒数多少可分三类:买4盒磁盘时,只有1种选购方式;买3盒磁盘时,有买3片或4片软件两种选购方式;买2盒磁盘时,可买3片、4片、5片或6片软件,有4种选购方式,故共有1+2+4=7(种)不同的选购方式.方法二先买软件3片,磁盘2盒,共需320元,还有180元可用,按不再买磁盘,再买1盒磁盘、再买两盒磁盘三类,仿方法一可知选C.方法三设购买软件x片,磁盘y盒.则,画出线性约束条件表示的平面区域,如图所示.落在阴影部分(含边界)区域的整点有(3,2),(3,3),(3,4),(4,2),(4,3),(5,2),(6,2)共7个整点.答案 C题赏析1.(2011·浙江)设实数x,y满足不等式组{x+2y-5>0,x+y-7>0,x≥0,y≥0,且x,y为整数,则3x+4y的最小值是()A.14 B.16C.17 D.19解析作出可行域,如图中阴影部分所示,点(3,1)不在可行域内,利用网格易得点(4,1)符合条件,故3x+4y的最小值是3×4+4×1=16.答案 B2.(2009·烟台调研)若x,y满足约束条件{x+y≥x-y≥-x-y≤2,目标函数z =ax+2y仅在点(1,0)处取得最小值,则a的取值范围是()A.(-1,2) B.(-4,2) C.(-4,0] D.(-2,4)解析作出可行域如图所示,直线ax +2y =z 仅在点(1,0)处取得最小值,由图象可知-1<-a2<2,即-4<a <2. 答案 B赏析 本题考查线性规划的基本知识,要利用好数形结合.。
3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题
1 3
)
x ≤ 2, 第 4 题. 若 y ≤ 2, 则目标函数 z x 2 y 的取值范围是( x y ≥ 2,
A. [2, 6] B. [2, 5] C. [3, 6] D. [3, 5]
第 7 题 . 点 P(a, 3) 到直线 4 x 3y 1 0 的距离等于 4 ,且在不等式 2 x y 3 表示的平面区域内,则 P 点坐标 是 .
5 x 3 y ≤ 15, 第 8 题. 求 z 3x 5 y 的最大值和最小值,使 x , y 满足约束条件 y ≤ x 1, . x 5 y ≤ 3.
第 17 题. 给出平面区域如图所示, 若使目标函数 z ax y (a 0) 取得最大值的最优解有无穷多个, 则 a 的值为 ( )
A.
1 4
B.
3 5
C. 4
Байду номын сангаас
D.
5 3
2 2
x 2 ≤ 0 第 13 题. 画出不等式组 x y ≥ 0 表示的平面区域,并求出此不等式组的整数解. 1 y ≥ x 1 2
第 14 题. 满足 | x | | y |≤ 2 的整点(横、纵坐标为整数)的个数是( A. 11 B. 12 C. 13 D. 14 ) )
)
第 5 题. 设 a 是正数,则同时满足下列条件: 等式组表示的平面区域是一个凸
a a ≤ x ≤ 2a ; ≤ y ≤ 2a ; x y ≥ a ; x a ≥ y ; y a ≥ x 的不 2 2
边形.
第 6 题. 原点 O(0, 0) 与点集 A {( x,y) | x 2 y 1≥ 0,y ≤ x 2, 2 x y 5 ≤ 0}所表示的平面区域的位置关系 是 ,点 M (11) , 与集合 A 的位置关系是 .
高中数学 第三章 不等式 3.3.2 简单的线性规划问题(第
3.3.2《简单的线性规划问题》(第1课时)一、选择题:1.目标函数z =4x +y ,将其看成直线方程时,z 的几何意义是( )A .该直线的截距B .该直线的纵截距C .该直线的横截距D .该直线的纵截距的相反数 【答案】B【解析】把z =4x +y 变形为y =-4x +z ,则此方程为直线方程的斜截式,所以z 为该直线的纵截距. 2.在如下图所示的可行域内(阴影部分且包括边界),目标函数z =x -y ,则使z 取得最小值的点的坐标为( )A .(1,1)B .(3,2)C .(5,2)D .(4,1) 【答案】A【解析】对直线y =x +b 进行平移,注意b 越大,z 越小.3.设变量x ,y 满足约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x +2y ≥2,2x +y ≤4,4x -y ≥-1,则目标函数z =3x -y 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-32,6B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-32,-1 C.[]-1,6 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-6,32【答案】A【解析】利用线性规划的知识求解.作出不等式组表示的可行域,如图阴影部分所示,作直线3x -y =0,并向上、下平移,又直线y =3x -z 的斜率为3. 由图象知当直线y =3x -z 经过点A (2,0)时z 取最大值6,当直线y =3x -z 经过点B (12,3)时,z 取最小值-32. ∴z =3x -y 的取值范围为[-32,6].故选A.4.设变量x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y ≤10,0≤x +y ≤20,0≤y ≤15,则2x +3y 的最大值为( )A .20B .35C .45D .55 【答案】D【解析】根据题意画出不等式组表示的平面区域,然后求值.不等式组表示的区域如图所示,所以过点A (5,15)时2x +3y 的值最大,此时2x +3y =55.5.若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≤0,x >0,则yx的取值范围是( )A .(0,1)B .(0,1]C .(1,+∞)D .[1,+∞) 【答案】C【解析】⎩⎪⎨⎪⎧x -y +1≤0,x >0所表示的可行域如下图.而y x表示可行域内任一点与坐标原点连线的斜率,过点O 与直线AB 平行的直线l 的斜率为1,l 绕点O 逆时针转动必与AB 相交,直线OB 的倾斜角为90°,因此y x的范围为(1,+∞).6.已知以x ,y 为自变量的目标函数ω=kx +y (k >0)的可行域如下图阴影部分(含边界),若使ω取最大值时的最优解有无穷多个,则k 的值为( )A .1 B.32 C .2 D .4【答案】A【解析】目标函数可变形为y =-kx +ω,又∵k >0,结合图象可知,当ω最大时,-k =k DC =4-22-4=-1.即k =1.二、填空题:7.若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x ≥2,y ≥2,x +y ≤6,则目标函数z =x +3y 的取值范围是________.【答案】[8,14]【解析】画出可行域,如图所示.作直线x +3y =0,并平移,由图象可知当直线经过A (2,2)时,z 取最小值,则z min =2+3×2=8.当直线经过C (2,4)时,z 取最大值z max =2+3×4=14. 所以z =x +3y 的取值范围是[8,14].8.已知x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧ y ≤x ,x +y ≤1,y ≥-1,则z =2x +y 取最大值时点的坐标为________.【答案】(2,-1)【解析】不等式组⎩⎪⎨⎪⎧y ≤x ,x +y ≤1,y ≥-1所表示的可行域如图所示.当平行直线系z =2x +y 经过点A (2,-1)时,目标函数z =2x +y 取得最大值.9.已知x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧x -y +5≥0,x ≤3,x +y +k ≥0,且z =2x +4y 的最小值为-6,则常数k =________.【答案】0【解析】由条件作出可行域如下图.根据图象知,目标函数过x +y +k =0与x =3的交点(3,-3-k )时取最小值,代入目标函数得-6=2×3+4×(-3-k ),∴k =0. 三、解答题10.设不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y -11≥0,3x -y +3≥0,5x -3y +9≤0表示的平面区域为D ,若指数函数y =a x的图象上存在区域D 上的点,试求a 的取值范围. 【答案】见解析【解析】 区域D 如下图所示,其中A (2,9).当y =a x恰过点A 时,a =3.因此当1<a ≤3时,y =a x的图象上存在区域D 上的点.故a 的取值范围为(1,3]. 11.设z =2x +y ,式中变量x ,y 满足条件⎩⎪⎨⎪⎧x -4y≤-3,3x +5y≤25,x≥1,求z 的最大值和最小值.【答案】见解析【解析】 作出不等式组表示的平面区域,即可行域,如图所示.把z =2x +y 变形为y =-2x +z ,得到斜率为-2,在y 轴上的截距为z ,随z 变化的一族平行直线. 由图可以看出,当直线z =2x +y 经过可行域上的点A 时,截距z 最大,经过点B 时,截距z 最小.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x -4y +3=0,3x +5y -25=0,得A 点坐标为(5,2),解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x =1,x -4y +3=0得B 点坐标为(1,1),所以z max =2×5+2=12,z min =2×1+1=3.12.在约束条件⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥0,x +y ≤s ,y +2x ≤4下,当3≤s ≤5时,求目标函数z =3x +2y 的最大值的变化范围.【答案】见解析【解析】 由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =s ,y +2x =4,如图得交点为A (2,0),B (4-s,2s -4),C (0,s ),C ′(0,4),令z =0,得l 0:3x +2y =0,当l 0向上平移时z 值逐渐增大.(1)当3≤s <4时可行域为四边形OABC ,此时l 0平移到B 点时z 取最大值,z max =3×(4-s )+2(2s -4)=s +4. ∵3≤s <4,∴7≤z max <8.(2)当4≤s <5时,可行域是△OAC ′,此时l 0过C ′点时z 取最大值,z max =3×0+2×4=8.综上所述,z max ∈[7,8].。
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高中数学苏教版教材目录(必修+选修)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN苏教版-----------------------------------必修1-----------------------------------第1章集合1.1集合的含义及其表示1.2子集、全集、补集1.3交集、并集第2章函数2.1函数的概念2.1.1函数的概念和图象2.1.2函数的表示方法2.2函数的简单性质2.2.1函数的单调性2.2.2函数的奇偶性2.3映射的概念第3章指数函数、对数函数和幂函数3.1指数函数3.1.1分数指数幂3.1.2指数函数3.2对数函数3.2.1对数3.2.2对数函数3.3幂函数3.4函数的应用3.4.1函数与方程3.4.2函数模型及其应用-----------------------------------必修2-----------------------------------第1章立体几何初步1.1空间几何体1.1.1棱柱、棱锥和棱台1.1.2圆柱、圆锥、圆台和球1.1.3中心投影和平行投影1.1.4直观图画法1.2点、线、面之间的位置关系1.2.1平面的基本性质1.2.2空间两条直线的位置关系 1.平行直线2.异面直线1.2.3直线与平面的位置关系1.直线与平面平行2.直线与平面垂直1.2.4平面与平面的位置关系1.两平面平行2.平面垂直1.3空间几何体的表面积和体积1.3.1空间几何体的表面积1.3.2空间几何体的体积第2章平面解析几何初步2.1直线与方程2.1.1直线的斜率2.1.2直线的方程1.点斜式2.两点式3.一般式2.1.3两条直线的平行与垂直2.1.4两条直线的交点2.1.5平面上两点间的距离2.1.6点到直线的距离2.2圆与方程2.2.1圆的方程2.2.2直线与圆的位置关系2.2.3圆与圆的位置关系2.3空间直角坐标系2.3.1空间直角坐标系2.3.2空间两点间的距离-----------------------------------必修3-----------------------------------第1章算法初步1.1算法的意义1.2流程图1.2.1顺序结构1.2.2选择结构1.2.3循环结构1.3基本算法语句1.3.1赋值语句1.3.2输入、输出语句1.3.3条件语句1.3.4循环语句1.4算法案例第2章统计2.1抽样方法2.1.1简单随机抽样1.抽签法2.随机数表法2.1.2系统抽样2.1.3分层抽样2.2总体分布的估计2.2.1频率分布表2.2.2频率分布直方图与折线图2.2.3茎叶图2.3总体特征数的估计2.3.1平均数及其估计2.3.2方差与标准差2.4线性回归方程第3章概率3.1随机事件及其概率3.1.1随机现象3.1.2随机事件的概率3.2古典概型3.3几何概型3.4互斥事件-----------------------------------必修4-----------------------------------第1章三角函数1.1任意角、弧度1.1.1任意角1.1.2弧度制1.2任意角的三角函数1.2.1任意角的三角函数1.2.2同角三角函数关系1.2.3三角函数的诱导公式1.3三角函数的图象和性质1.3.1三角函数的周期性1.3.2三角函数的图象与性质1.3.3函数y=Asin(ωx+ψ)的图象1.3.4三角函数的应用第2章平面向量2.1向量的概念及表示2.2向量的线性运算2.2.1向量的加法2.2.2向量的减法2.2.3向量的数乘2.3向量的坐标表示2.3.1平面向量基本定理2.3.2平面向量的坐标运算2.4向量的数量积2.5向量的应用第3章三角恒等变换3.1两角和与差的三角函数3.1.1两角和与差的余弦3.1.2两角和与差的正弦3.1.3两角和与差的正切3.2二倍角的三角函数3.3几个三角恒等式-----------------------------------必修5-----------------------------------第1章解三角形231.1正弦定理 1.2余弦定理1.3正弦定理、余弦定理的应用 第2章 数列 2.1数列2.2等差数列2.2.1等差数列的概念2.2.2等差数列的通项公式2.2.3等差数列的前n 项和2.3等比数列2.3.1等比数列的概念2.3.2等比数列的通项公式2.3.3等比数列的前n 项和 第3章 不等式 3.1不等关系3.2一元二次不等式3.3二元一次不等式组与简单的线性规划问题3.3.1二元一次不等式表示的平面区域3.3.2二元一次不等式组表示的平面区域 3.3.3简单的线性规划问题3.4基本不等式2b a ab +≤)0,0(≥≥b a 3.4.1基本不等式的证明3.4.2基本不等式的应用-----------------------------------选修1-1-----------------------------------第1章 常用逻辑用语1.1命题及其关系1.1.1四种命题1.1.2充分条件和必要条件 1.2简单的逻辑联结词1.3全称量词与存在量词1.3.1量词1.3.2含有一个量词的命题的否定 第2章 圆锥曲线与方程 2.1圆锥曲线2.2椭圆2.2.1椭圆的标准方程2.2.2椭圆的几何性质2.3双曲线2.3.1双曲线的标准方程2.3.2双曲线的几何性质 2.4抛物线2.4.1抛物线的标准方程2.4.2抛物线的几何性质 2.5圆锥曲线的共同性质 第3章 导数及其应用3.1导数的概念3.1.1平均变化率3.1.2瞬时变化率——导数3.2导数的运算3.2.1常见函数的导数3.2.2函数的和、差、积、商的导数 3.3导数在研究函数中的应用3.3.1单调性3.3.2极大值和极小值3.3.3最大值和最小值3.4导数在实际生活中的应用-----------------------------------选修1-2-----------------------------------第1章 统计案例1.1独立性检验 1.2回归分析第2章 推理与证明2.1合情推理与演绎推理2.1.1合情推理2.1.2演绎推理2.1.3推理案例欣赏 2.2直接证明与间接证明2.2.1直接证明2.2.2间接证明 第3章 数系的扩充与复数的引入 3.1数系的扩充 3.2复数的四则运算 3.3复数的几何意义 第4章 框图 4.1流程图 4.2结构图-----------------------------------选修2-1-----------------------------------第1章 常用逻辑用语1.1命题及其关系1.1.1四种命题1.1.2充分条件和必要条件 1.2简单的逻辑联结词1.3全称量词与存在量词1.3.1量词1.3.2含有一个量词的命题的否定 第2章 圆锥曲线与方程 2.1圆锥曲线2.2椭圆2.2.1椭圆的标准方程2.2.2椭圆的几何性质2.3双曲线2.3.1双曲线的标准方程2.3.2双曲线的几何性质 2.4抛物线2.4.1抛物线的标准方程2.4.2抛物线的几何性质 2.5圆锥曲线的统一定义2.6曲线与方程2.6.1曲线与方程2.6.2求曲线的方程2.6.3曲线的交点 第3章 空间向量与立体几何3.1空间向量及其运算3.1.1空间向量及其线性运算3.1.2共面向量定理3.1.3空间向量基本定理3.1.4空间向量的坐标表示3.1.5空间向量的数量积 3.2空间向量的应用3.2.1直线的方向向量与平面的法向量3.2.2空间线面关系的判定3.2.3空间的角的计算-----------------------------------选修2-2-----------------------------------第一章 导数及其应用1.1导数的概念1.1.1平均变化率1.1.2瞬时变化率——导数1.2导数的运算1.2.1常见函数的导数1.2.2函数的和、差、积、商的导数1.2.3简单复合函数的导数1.3导数在研究函数中的应用1.3.1单调性1.3.2极大值和极小值1.3.3最大值和最小值1.4导数在实际生活中的应用1.5定积分1.5.1曲边梯形的面积1.5.2定积分1.5.3微积分基本定理第二章推理与证明2.1合情推理与演绎推理2.1.1合情推理2.1.2演绎推理2.1.3推理案例欣赏2.2直接证明与间接证明2.2.1直接证明2.2.2间接证明2.3数学归纳法第三章数系的扩充与复数的引入3.1数系的扩充3.2复数的四则运算3.3复数的几何意义-----------------------------------选修2-3-----------------------------------第一章计数原理1.1两个基本原理1.2排列1.3组合1.4计数应用题1.5二项式定理1.5.1二项式定理1.5.2二项式系数的性质及用第二章概率2.1随机变量及其概率分布2.2超几何分布2.3独立性2.3.1条件概率2.3.2事件的独立性2.4二项分布2.5随机变量的均值与方差2.5.1离散型随机变量的均值2.5.2离散型随机变量的方差与标准差2.6正态分布第三章统计案例3.1独立性检验3.2回归分析-----------------------------------选修4-1-----------------------------------1.1 相似三角形的进一步认识1.1.1平行线分线段成比例定理1.1.2相似三角形1.2 圆的进一步认识1.2.1圆周角定理1.2.2圆的切线1.2.3圆中比例线段1.2.4圆内接四边形1.3 圆锥截线1.3.1球的性质1.3.2圆柱的截线1.3.3圆锥的截线学习总结报告-----------------------------------选修4-2-----------------------------------2.1 二阶矩阵与平面向量2.1.1矩阵的概念2.1.2二阶矩阵与平面列向量的乘法2.2 几种常见的平面变换2.2.1恒等变换2.2.2伸压变换2.2.3反射变换2.2.4旋转变换2.2.5投影变换2.2.6切变变换2.3 变换的复合与矩阵的乘法2.3.1矩阵乘法的概念2.3.2矩阵乘法的简单性质2.4 逆变换与逆矩阵2.4.1逆矩阵的概念2.4.2二阶矩阵与二元一次方程组2.5 特征值与特征向量2.6 矩阵的简单应用学习总结报告-----------------------------------选修4-4-----------------------------------4.1 直角坐标系4.1.1直角坐标系4.1.2极坐标系4.1.3球坐标系与柱坐标系4.2 曲线的极坐标方程4.2.1曲线的极坐标方程的意义4.2.2常见曲线的极坐标方程4.3 平面坐标系中几种常见变换4.3.1平面直角坐标系中的平移变换4.3.2平面直角坐标系中的伸缩变换4.4 参数方程44.4.1参数方程的意义4.4.2参数方程与普通方程的互化4.4.3参数方程的应用4.4.4平摆线与圆的渐开线学习总结报告-----------------------------------选修4-5-----------------------------------5.1 不等式的基本性质5.2 含有绝对值的不等式5.2.1含有绝对值的不等式的解法5.2.2含有绝对值的不等式的证明5.3 不等式的证明5.3.1比较法5.3.2综合法和分析法5.3.3反证法5.3.4放缩法5.4 几个著名的不等式5.4.1柯西不等式5.4.2排序不等式5.4.3算术-几何平均值不等式5.5 运用不等式求最大(小)值5.5.1运用算术-几何平均值不等式求最大(小)值5.5.2运用柯西不等式求最大(小)值5.6 运用数学归纳法证明不等式学习总结报告5。
人教版必修5第三章第三节5.3.3二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题
所表示的平面区域如
图(阴影部分):
又直线 y=3x-z 的斜率为 3. 由图象知当直线 y=3x-z 经过点 A(2,0)时, z 取最大值 6, 当直线 y=3x-z 经过点 ∴z=3x-y
1 B 2,3时,z
3 取最小值-2, A.
3 的取值范围为- ,6,故选 2
(3)掌握一种方法——数形结合法, 这是解决线性规划问题 的最基本的方法,其实质就是利用数形结合思想解决最值问 题. (4) 注意一个综合 ——线性规划问题与其他知识模块的综 合,熟练利用相关知识进行运算,将问题转化为简单的线性规 划问题,这也是 2012 年高考命题的趋势.
x-y+5≥0, (1)画出不等式组x+y≥0, x≤3 答下列问题: ①指出 x,y 的取值范围. ②平面区域内有多少个整点?
-x≤y≤x+5, ②由图形及不等式组知 -2≤x≤3,且x∈Z.
当 x=3 时,-3≤y≤8,有 12 个整点; 当 x=2 时,-2≤y≤7,有 10 个整点; 当 x=1 时,-1≤y≤6,有 8 个整点; 当 x=0 时,0≤y≤5,有 6 个整点; 当 x=-1 时,1≤y≤4,有 4 个整点; 当 x=-2 时,2≤y≤3,有 2 个整点; ∴平面区域内的整点共有 2+4+6+8+10+12=4约束条件
意义 由变量x,y组成的
.
不等式(或方程)组成的不等 线性约束 由x,y的 式(组) 条件 ,如z=2x+3y等 目标函数 关于x,y的函数
线性目标 函数 可行解
关于x,y的
解析式 .
满足线性约束条件的解
意义 所有可行解组成的 . 使目标函数取得 或 的 最优解 可行解 线性规划 在线性约束条件下求线性目标函数的 或 问题 问题
高中数学《第三章不等式3.3二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题信...》13PPT课件 一等奖名师
x
x+2y-3=0
-4
(1). z 4x 3y y 4x z
33
X-2y+7=0
Q(-3,-1)
4x-3y-12=0 x+2y-3=0
(2). u (x 3)2 ( y 1)2
X-2y+7=0
4x-3y-12=0
Q(-3,-1)
x+2y-3=0
(3). t y 1 x3
t y 1 x3
y
1
P(x,y)
o 1C3
与定点Q(5,0)连线的斜率
-2
Q(5,0) x
【自主思考】
思考:《圆的方程知识清理》一类最值问题的变式题:
题目:已知实数 x, y 满足不等式 x2 y2 4x 1 0 , 则
(2) y x 的最小值为__2_______6;
y
令 b y x,则b的几何
意义是直线y=x+b的纵截距 1
思考:《圆的方程知识清理》一类最值问题的变式题:
题目:已知实数 x, y 满足不等式 x2 y2 4x 1 0 , 则
(1)
y
2
x 5 的最大值为_____2____;
题设的几何意义是P (x, y)在 圆C:(x-2)2+y2=3 上及其内部
令
k
x
y
5
,则k的几何
意义圆面上的动点P(x,y)
tmax kPA
X-2y+7=0 P(x,y)
4x-3y-12=0
tmin kPB
Q(-3,-1)
x+2y-3=0
【课堂小结】
这节课探究了三类与平面区域有关的最值问题的求法: (1)类似求Z=A x+By 的最值,转化为求 直线y A x z
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3.3.3 简单的线性规划问题(1)
教学目标:
1.让学生了解线性规划的意义,以及线性约束条件、线性目标函数、可行解、可行域、最优解等概念.
2.让学生掌握线性规划的图解法,并会用图解法求线性目标函数的最大值与最小值.
教学重点:
用图解法求线性规划问题的最优解.
教学难点:
对用图解法求解简单线性规划问题的最优解这一方法的理解和掌握.
教学方法:
1.在学生的独立探究和师生的双边活动中完成简单的线性规划的数学理论的构建,在实践中掌握求解简单的线性规划问题的方法——图解法.
2.渗透数形结合的思想,培养分析问题、解决问题的能力.
教学过程:
一、问题情境
1.情境:我们先考察生产中遇到的一个问题:(投影)
某工厂生产甲、乙两种产品,生产1t甲种产品需要A种原料4t、B种原料12t,产生的利润为2万元;生产1t乙种产品需要A种原料1t、B种原料9t,产生的利润为1万元.现有库存A种原料10t,B种原料60t,问如何安排才能使利润最大?
为理解题意,可以将已知数据整理成下表:(投影)
过10t和60t,即,即.
这是一个二元一次不等式组,此外,产量不可能是负数,所以③
于是上述问题转化为如下的一个数学问题:在约束条件④下,求出x,y,使利润(万元)达到最大.
2.问题:上述问题如何解决?
二、学生活动
①让学生探究解决这个问题分几个步骤;
②让学生分组讨论:如何在不等式组确定的区域中找到取得最大值的数对(x,y);
③由学生整理解决这个问题的思路.
(投影)首先,作出约束条件所表示的区域.其次,考虑的几何意义,将变形为,它表示斜率为-2,在y轴上截距为P的一条直线.平移直线,当它经过两直线与的交点A(1.25,5)时,直线在y轴上的截距P最大.
因此,当时,取得最大值,即甲、乙两种产品分别生产1.25t和5t时,可获得最大利润7.5万元.
三、数学建构(投影)
1.目标函数,线性目标函数线性规划问题,可行解,可行域,最优解.
诸如上述问题中,不等式组是一组对变量x,y的约束条件,由于这组约束条件都是关于x,y的一次不等式,所以又可称其为线性约束条件.是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x,y的解析式,我们把它称为目标函数.由于又是关于x,y的一次解析式,所以又可叫做线性目标函数.
另外注意:线性约束条件除了用一次不等式表示外,也可用一次方程表示.
一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题.例如:我们刚才研究的就是求线性目标函数在线性约束条件下的最大值和最小值的问题,即为线性规划问题.
那么,满足线性约束条件的解(x,y)叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域.在问题中,可行域就是阴影部分表示的区域.其中可行解(一般是区域的顶点)分别使目标函数取得最大值和最小值,它们都叫做这个问题的最优解.
2.用图解法解决简单的线性规划问题的基本步骤:
(1)列出线性约束条件及写出目标函数;
(2)画出线性约束条件所表示的平面区域;
(3)通过平面区域求出满足线性条件下的可行解;
(4)用图形的直观性求最值;
(5)检验由(4)求出的解是否为最优解或符合问题的实际意义.
3.应用线性规划的图解方法,一般必须具备下列条件:
(1)能够将目标函数表示为最大化或最小化的要求;
(2)要有不同选择的可能性存在,即所有可行解不止一个;
(3)所求的目标函数是受条件约束的;
(4)约束条件应明确地表示为线性不等式或等式;
(5)约束条件中所涉及的变量不超过3个.
四、数学运用
例1 若已知满足求的最大值和最小值.
解约束条件,是关于的一个二元一次不等式组;
目标函数:是关于的一个二元一次函数;
可行域:是指由直线和所围成的一个三角形区域(包括边界)(如图);
可行解所有满足[即三角形区域内(包括边界)的点的坐标的实数都是可行解;
最优解,即可行域内一点,使得一组平行线为参数)中的z取得最大值和最小值时,所对应的点的坐标就是线性规划的最优解.当直线,即过三角形区域,且纵截距取最值时,z有最值,即目标函数z有最值.由图知,当l过B(1,1)点和A(5,2)时,z有最小值和最大值.
,
.
例2 已知满足不等式组求使取最大值的整数的值.
解不等式组的解集为三直线:
所围成的三角形内部(不含边界),设与,与,与交点分别为A,B,C,则A,B,C坐标分别为.
作一组平行线平行于,
当l往l0右上方移动时,t随之增大,
∴当l过C点时最大为,但不是整数解.
又由知x可取1,2,3,
当x=1时,代入原不等式组得y=-2,∴ x+y=-1;
当x=2时,得y=0或-1, x+y=2或1;
当x=3时,y=-1, x+y=2.
故x+y的最大整数解为或.
练习:
设,式中x,y满足条件求z的最大值或最小值.
五、回顾反思
本节课的主要内容为:
1.目标函数,线性目标函数线性规划问题、可行解、可行域、最优解;2.用图解法解决简单的线性规划问题的基本步骤;
3.应用线性规划的图解方法,必须具备的条件.。