線性規劃專題教案

2022-09-09 12:15:04 字數 3680 閱讀 6110

線性規劃

積儲知識:

一. 1.點p(x0,y0)在直線ax+by+c=0上,則點p座標適合方程,即ax0+by0+c=0

2. 點p(x0,y0)在直線ax+by+c=0上方(左上或右上),則當b>0時,ax0+by0+c>0;當b<0時,ax0+by0+c<0

3. 點p(x0,y0)在直線ax+by+c=0下方(左下或右下),當b>0時,ax0+by0+c<0;當b<0時,ax0+by0+c>0

注意:(1)在直線ax+by+c=0同一側的所有點,把它的座標(x,y)代入ax+by+c,所得實數的符號都相同,

(2)在直線ax+by+c=0的兩側的兩點,把它的座標代入ax+by+c,所得到實數的符號相反,

即:1.點p(x1,y1)和點q(x2,y2)在直線 ax+by+c=0的同側,則有(ax1+by1+c)( ax2+by2+c)>0

2.點p(x1,y1)和點q(x2,y2)在直線 ax+by+c=0的兩側,則有(ax1+by1+c)( ax2+by2+c)<0

二.二元一次不等式表示平面區域:

①二元一次不等式ax+by+c>0(或<0)在平面直角座標系中表示直線ax+by+c=0某一側所有點組成的平面區域. 不包括邊界;

②二元一次不等式ax+by+c≥0(或≤0)在平面直角座標系中表示直線ax+by+c=0某一側所有點組成的平面區域且包括邊界;

注意:作圖時,不包括邊界畫成虛線;包括邊界畫成實線.

三、判斷二元一次不等式表示哪一側平面區域的方法:

方法一:取特殊點檢驗; 「直線定界、特殊點定域

原因:由於對在直線ax+by+c=0的同一側的所有點(x,y),把它的座標(x,y)代入ax+by+c,所得到的實數的符號都相同,所以只需在此直線的某一側取乙個特殊點(x0,y0),從ax0+by0+c的正負即可判斷ax+by+c>0表示直線哪一側的平面區域.特殊地, 當c≠0時,常把原點作為特殊點,當c=0時,可用(0,1)或(1,0)當特殊點,若點座標代入適合不等式則此點所在的區域為需畫的區域,否則是另一側區域為需畫區域。

方法二:利用規律:

>0,當b>0時表示直線ax+by+c=0上方(左上或右上),

當b<0時表示直線ax+by+c=0下方(左下或右下);

<0,當b>0時表示直線ax+by+c=0下方(左下或右下)

當b<0時表示直線ax+by+c=0上方(左上或右上)。

四、線性規劃的有關概念:

①線性約束條件線性目標函式:

③線性規劃問題可行解、可行域和最優解:

典型例題一--------畫區域

1. 用不等式表示以,,為頂點的三角形內部的平面區域.

分析:首先要將三點中的任意兩點所確定的直線方程寫出,然後結合圖形考慮三角形內部區域應怎樣表示。

解:直線的斜率為:,其方程為.

可求得直線的方程為.直線的方程為.

的內部在不等式所表示平面區域內,同時在不等式所表示的平面區域內,同時又在不等式所表示的平面區域內(如圖).

所以已知三角形內部的平面區域可由不等式組表示.

說明:用不等式組可以用來平面內的一定區域,注意三角形區域內部不包括邊界線.

2 畫出表示的區域,並求所有的正整數解.

解:原不等式等價於而求正整數解則意味著,還有限制條件,即求.

依照二元一次不等式表示的平面區域,

知表示的區域如下圖:

對於的正整數解,容易求

得,在其區域內的整數解為

、、、、.

典型例題三------求最值

一、與直線的截距有關的最值問題

1.如圖1所示,已知中的三頂

點,點在內部及邊界運

動,請你**並討論以下問題:

①在點a 處有最大值 6 ,

在邊界bc處有最小值 1 ;

②在點c 處有最大值 1 ,在

點b 處有最小值

2若、滿足條件求的最大值和最小值.

分析:畫出可行域,平移直線找最優解.

解:作出約束條件所表示的平面區域,即可行域,如圖所示.

作直線,即,它表示斜率為,縱截距為的平行直線系,當它在可行域內滑動時,由圖可知,直線過點a時,取得最大值,當過點時,取得最小值.

注:可化為表示與直線平行的一組平行線,其中為截距,特別注意:斜率範圍及截距符號。即注意平移直線的傾斜度和平移方向。

變式:設x,y滿足約束條件

分別求:(1)z=6x+10y,(2)z=2x-y,(3)z=2x-y,的最大值,最小值。

二、與直線的斜率有關的最值問題

表示定點p(x0,y0)與可行域內的動點m(x,y)連線的斜率.

例2 設實數滿足,則的最大值是

解析:畫出不等式組所確定的三角形區域abc,表示兩點確定的直線的斜率,要求z的最大值,即求可行域內的點與原點連線的斜率的最大值.

可以看出直線op的斜率最大,故p為與的交點,

即a點.∴.故答案為.

3.如圖1所示,已知中的三頂點,

點在內部及邊界運動,請你**並討論以下問題:

若目標函式是或,你知道其幾何意義嗎?你能否借助其幾何意義求得和?

練習1.若變數滿足約束條件的最大值和最小值分別為m和m,則m-m

a.8   b.7 c.6 d.5

2.已知滿足的約束條件當目標函式在該約束條件下取得最小值時,則a與b的關係為

3.若非負數變數滿足約束條件,則的最大值為______

4.若滿足且的最小值為,則值為( )

a.2b. cd.

5若變數 x,y滿足約束條件,則z=3x+y的最小值為 _______

6若變數滿足約束條件且的最小值為-6,則_______

7設x、y滿足約束條件,則的最大值為

課後練習

1當實數x,y滿足時,1≤ax+y≤4恆成立,則實數a的取值範圍是

2設變數,滿足約束條件則目標函式的最小值為(  )

(a)2   (b)3  (c)4 (d)5

3若變數滿足約束條件且的最大值為,最小值為,則的值是( )

(a) (b) (c) (d)

4設x,y滿足約束條件:,則z=3x+2y的最大值是__

5若點(x, y)位於曲線與y=2所圍成的封閉區域則2x-y的最小值為

6.設變數x、y滿足約束條件,則目標函式z=3x-4y的最大值和最小值分別為

(a)3,-11b) -3, -11

(c)11, -3d)11,3

7.設x,y滿足

(a)有最小值2,最大值3 (b)有最小值2,無最大值

(c)有最大值3,無最小值 (d)既無最小值,也無最大值

8.若x,y滿足約束條件,目標函式僅在點(1,0)處取得最小值,則a的取值範圍是

(a) (,2b) (,2cd)

9.若實數,滿足不等式組且的最大值為9,則實數

(abc)1d)2

10.設滿足約束條件,若目標函式的最大值為8,則的最小值為________。

11.設x,y滿足約束條件,若目標函式z=ax+by(a>0,b>0)的值是最大值為12,則的最小值為

a. bcd. 4

12.設不等式組表示的平面區域為d,若指數函式y=的影象上存在區域d上的點,則a 的取值範圍是

(a)(1,3b )[2,3c ) (1,2d )[ 3, ]

13.若不等式組所表示的平面區域被直線分為面積相等的兩部分,則的值是

(a) (b) (c) (d)

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