简单的线性规划教案[1]

简单的线性规划教案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

简单的线性规划【教学目标】

1．知识与技能：使学生了解二元一次不等式表示平面区域；了解线性规划的意义以及约束条件、目标函数、可行解、可行域、最优解等基本概念；了解线性规划问题的图解法，并能应用它解决一些简单的实际问题；

2．过程与方法：经历从实际情境中抽象出简单的线性规划问题的过程，提高数学建模能力；

3．情态与价值：培养学生观察、联想以及作图的能力，渗透集合、化归、数形结合的数学思想，提高学生“建模”和解决实际问题的能力。

【教学重点】用图解法解决简单的线性规划问题

【教学难点】准确求得线性规划问题的最优解

【教学过程】

1.课题导入

[复习提问]

1、二元一次不等式0

+C

Ax在平面直角坐标系中表示什么图形？

By

+

>

2、怎样画二元一次不等式（组）所表示的平面区域应注意哪些事项

3、熟记“直线定界、特殊点定域”方法的内涵。

2.讲授新课

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。

1、下面我们就来看有关与生产安排的一个问题：

引例：某工厂有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，按每天8h 计算，该厂所有可能的日生产安排是什么？

（1）用不等式组表示问题中的限制条件：

设甲、乙两种产品分别生产x 、y 件，又已知条件可得二元一次不等式组：

2841641200

x y x y x y +≤⎧⎪≤⎪⎪

≤⎨⎪≥⎪≥⎪⎩ (1)

（2）画出不等式组所表示的平面区域：

如图，图中的阴影部分的整点（坐标为整数的点）就代表所有可能的日生产安排。 （3）提出新问题：

进一步，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，采用哪种生产安排利润最大？ （4）尝试解答：

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=2x+3y .这样，上述问题就转化为：

当x,y 满足不等式（1）并且为非负整数时，z 的最大值是多少？

把z=2x+3y 变形为233z y x =-+，这是斜率为23-，在y 轴上的截距为3z

的直线。

当z 变化时，可以得到一族互相平行的直线，如图，由于这些直线的斜率是确定的，

因此只要给定一个点，（例如（1，2）），就能确定一条直线（28

33

y x =-+），这说

明，截距3z 可以由平面内的一个点的坐标唯一确定。可以看到，直线233

z

y x =-+与不

等式组（1）的区域的交点满足不等式组（1），而且当截距3

z

最大时，z 取得最大值。

因此，问题可以转化为当直线233

z

y x =-+与不等式组（1）确定的平面区域有公共点

时，在区域内找一个点P ，使直线经过点P 时截距3z

最大。

（5）获得结果：

由上图可以看出，当实现233

z

y x =-+金国直线x=4与直线x+2y-8=0的交点M

（4，2）时，截距3z 的值最大，最大值为14

3，这时2x+3y=14.所以，每天生产甲产品

4件，乙产品2件时，工厂可获得最大利润14万元。 2、线性规划的有关概念：

①线性约束条件：在上述问题中，不等式组是一组变量x 、y 的约束条件，这组约束条件都是关于x 、y 的一次不等式，故又称线性约束条件．

②线性目标函数：

关于x 、y 的一次式z =2x +y 是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x 、y 的解析式，叫线性目标函数．

③线性规划问题：

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．

④可行解、可行域和最优解：

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．

使目标函数取得最大或最小值的可行解叫线性规划问题的最优解．

3.随堂练习

1．请同学们结合课本P 103练习1来掌握图解法解决简单的线性规划问题.

（1）求z =2x +y 的最大值，使式中的x 、y 满足约束条件

⎪⎩

⎪

⎨⎧-≥≤+≤.1,1,y y x x y 解：不等式组表示的平面区域如图所示： 当x =0,y =0时，z =2x +y =0 点（0，0）在直线0l :2x +y =0上. 作一组与直线0l 平行的直线

l :2x +y =t ,t ∈R .

可知，在经过不等式组所表示的公共区域内的点且平行于l 的直线中，以经过点A （2，-1）的直线所对应的t 最大.

所以z m ax =2×2-1=3.

（2）求z =3x +5y 的最大值和最小值，使式中的x 、y 满足约

束条件⎪⎩

⎪

⎨⎧≥-+≤≤+.35,1,1535y x x y y x

解：不等式组所表示的平面区域如图所示：

从图示可知，直线3x +5y =t 在经过不等式组所表示的公共区域内的点时，以经过

点（-2，-1）的直线所对应的t 最小，以经过点（8

17

,89）的直线所对应的t 最大.

所以z m in =3×(-2)+５×(-1)=-11. z m ax =3×

89+5×8

17

=14 4.课时小结