高中数学配套ppt课件:3.3.2.1简单的线性规划问题.ppt
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1、【思考思考】【点拨点拨】求线性目标函数的最值求线性目标函数的最值 解决简单的线性规划问题的方法和步骤解决简单的线性规划问题的方法和步骤 解决这类问题最常用、最重要的一种方法就是图解法,解决这类问题最常用、最重要的一种方法就是图解法,其步骤为:其步骤为:画:画出可行域;画:画出可行域;变:把目标函数变形为斜截式方程;从纵截距的角度寻变:把目标函数变形为斜截式方程;从纵截距的角度寻找最优解;找最优解;【名师指津名师指津】求:解方程组求出最优解;求:解方程组求出最优解;答:写出目标函数的最值答:写出目标函数的最值.【特别提醒特别提醒】最优解一般在可行域的边界上取得,但有时最优解一般在可行域的边界上取
2、得,但有时在区域内取得,尤其是整点为最优解时在区域内取得,尤其是整点为最优解时.【例例1 1】若变量若变量x,yx,y满足满足 则则z=3x+2yz=3x+2y的最大值是的最大值是()(A A)90 90 (B B)80 80 (C C)70 70 (D D)4040【审题指导审题指导】由题目可获得以下主要信息:由题目可获得以下主要信息:可行域已知;可行域已知;目标函数已知目标函数已知.【规范解答规范解答】选选C.C.由题意,满足二元一次不等式组的解的由题意,满足二元一次不等式组的解的可行域,如图所示可行域,如图所示.由由z=3x+2yz=3x+2y得得y=y=要求要求z z的最大值,可求的最
3、大值,可求 的最大的最大值,即求斜率为值,即求斜率为 的直线在可行域内在的直线在可行域内在y y轴上截距的最大轴上截距的最大值,如图,显然直线过值,如图,显然直线过A A点时,在点时,在y y轴上截距最大轴上截距最大.联立联立 A A(10,2010,20).z=3x+2yz=3x+2y的最大值为的最大值为z zmaxmax=3=310+210+220=70.20=70.故选故选C.C.求非线性目标函数的最值求非线性目标函数的最值 非线性目标函数的最值的求法非线性目标函数的最值的求法(1 1)对于形如)对于形如z=z=(x-ax-a)2 2+(y-by-b)2 2型的目标函数均可化型的目标函数
4、均可化为求可行域内的点(为求可行域内的点(x,yx,y)与点()与点(a,ba,b)间的距离的平方的)间的距离的平方的最值问题最值问题.(2 2)对形如)对形如z=z=(ac0ac0)型的目标函数,可先变形为)型的目标函数,可先变形为z=z=的形式,将问题转化为可行域内的点的形式,将问题转化为可行域内的点(x,yx,y)与点()与点()连线斜率的)连线斜率的 倍的范围、最值等倍的范围、最值等.【名师指津名师指津】【特别提醒特别提醒】解题中要注意斜率不存在的情况解题中要注意斜率不存在的情况.【例【例2 2】已知已知 求:求:(1 1)z=xz=x2 2+y+y2 2-10y+25-10y+25的
5、最小值;的最小值;(2 2)z=z=的范围的范围.【审题指导审题指导】审题时,要把审题时,要把z=xz=x2 2+y+y2 2-10y+25-10y+25化为化为z=xz=x2 2+(y-5y-5)2 2;把把z=z=化为化为z=2z=2 联系其几何意义,联系其几何意义,思路就清晰了思路就清晰了.【规范解答规范解答】作出可行域,如图所示作出可行域,如图所示.A A(1 1,3 3),),B B(3 3,1 1),),C C(7 7,9 9).(1 1)z=xz=x2 2+(y-5y-5)2 2表示可行域内任一点(表示可行域内任一点(x,yx,y)到点)到点M M(0,50,5)的距离的平方,过
6、)的距离的平方,过M M作作ACAC的垂线,易知垂足在的垂线,易知垂足在ACAC上,故上,故MN=MN=MNMN2 2=故故z z的最小值为的最小值为 (2 2)表示可行域内点(表示可行域内点(x,yx,y)与定点)与定点Q Q(-1-1,)连线斜率的)连线斜率的2 2倍,倍,K KQAQA=K=KQBQB=zz的范围是的范围是 .已知目标函数的最值求参数已知目标函数的最值求参数 求约束条件或目标函数中的参数的取值范围问求约束条件或目标函数中的参数的取值范围问题题.解答此类问题必须明确线性目标函数的最值一般在可行解答此类问题必须明确线性目标函数的最值一般在可行域的顶点或边界取得,运用数形结合的
7、思想、方法求解域的顶点或边界取得,运用数形结合的思想、方法求解.同时同时要搞清目标函数的几何意义要搞清目标函数的几何意义.【特别提醒特别提醒】解题时要注意边界直线斜率与目标函数斜率的关系解题时要注意边界直线斜率与目标函数斜率的关系.【名师指津名师指津】【例例3 3】若实数若实数x,yx,y满足满足 且且x x2 2+y+y2 2的最大值为的最大值为3434,求正实数,求正实数a a的值的值.【审题指导审题指导】此题的关键是找到取得最大值的点,然后确定此题的关键是找到取得最大值的点,然后确定a a的值即可的值即可.【规范解答规范解答】在平面直角坐标系中在平面直角坐标系中画出约束条件所表示的可行域
8、如图画出约束条件所表示的可行域如图(形状不定)(形状不定)其中直线其中直线ax-y-a=0ax-y-a=0的位置不确定,但它经过定点的位置不确定,但它经过定点A A(1 1,0 0),),斜率为斜率为a.a.又由于又由于x x2 2+y+y2 2=且且x x2 2+y+y2 2的最大值等于的最大值等于3434,所以可行,所以可行域中的点与原点距离的最大值等于域中的点与原点距离的最大值等于解方程组解方程组 得得M M的坐标为(的坐标为(),解方程组解方程组 得得P P的坐标为的坐标为(+1,3)(+1,3)又又OM=OM=点点P P(+1,3+1,3)到原点距离最大)到原点距离最大(+1+1)2
9、 2+9=34+9=34,又,又a a0 0,故解得,故解得a=a=简单线性规划整数解问题简单线性规划整数解问题 整点坐标的求法整点坐标的求法求不等式组表示的平面区域内的整点坐标求不等式组表示的平面区域内的整点坐标,常有两种方法常有两种方法:(1)(1)先确定区域内横坐标的取值范围先确定区域内横坐标的取值范围,确定确定x x的所有整数值的所有整数值;通过通过x x的值再确定相应的值再确定相应y y的整数值的整数值;(2)(2)画出网格求整点画出网格求整点,关键是作图要准确关键是作图要准确.【名师指津名师指津】【例例】设设z=600 x+300yz=600 x+300y,变量,变量x,yx,y满
10、足约束条件满足约束条件且且x,yx,y为整数,求为整数,求z z的最大值的最大值.【审题指导审题指导】该题可行解(该题可行解(x,yx,y)是不等式组确定的平面区域)是不等式组确定的平面区域内的整点内的整点.【规范解答规范解答】如图,可行域为四边形如图,可行域为四边形AOBCAOBC内的区域,由题意得内的区域,由题意得A A(0 0,126126),),B B(100100,0 0).由方程组由方程组 C C点坐标为(点坐标为().因为题设要求整点(因为题设要求整点(x x,y y)使)使z=600 x+300yz=600 x+300y取得最大值,取得最大值,又整点(又整点(69,9169,9
11、1),(70,9070,90)都在可行域内,)都在可行域内,将两点坐标代入将两点坐标代入z=600 x+300yz=600 x+300y可知当可知当 时,时,z z取得最大值取得最大值.即即z zmaxmax=600=60070+30070+30090=69 000.90=69 000.【典例典例】(1212分)已知分)已知1x+y5,-1x-y31x+y5,-1x-y3,求,求2x-3y2x-3y的的取值范围取值范围.【审题指导审题指导】本题考查线性规划应用问题本题考查线性规划应用问题.把把1x+y5,1x+y5,-1x-y3-1x-y3看作变量看作变量x,yx,y满足的线性约束条件,把求满
12、足的线性约束条件,把求2x-3y2x-3y的取值范围看作求的取值范围看作求z=2x-3yz=2x-3y的取值范围,就成了一个线性规的取值范围,就成了一个线性规划问题划问题.【规范解答规范解答】作出二元一次不等式组作出二元一次不等式组 所表示所表示的平面区域(如图)即为可行域的平面区域(如图)即为可行域.2 2分分设设z=2x-3yz=2x-3y,变形得,变形得则得到斜率为则得到斜率为 且随且随z z变化的一组平行直线变化的一组平行直线.是直线在是直线在y y轴上的截距,当直线截距最大时,轴上的截距,当直线截距最大时,z z的值最的值最小,当然直线要与可行域相交,即在满足约束条件时,目小,当然直
13、线要与可行域相交,即在满足约束条件时,目标函数标函数z=2x-3yz=2x-3y取得最小值取得最小值.4 4分分由图可见,当直线由图可见,当直线z=2x-3yz=2x-3y经过可行域上的点经过可行域上的点A A时,截距最大,时,截距最大,即即z z最小最小.解方程组解方程组 得得A A的坐标为(的坐标为(2 2,3 3),),z zminmin=2x-3y=2=2x-3y=22-32-33=-5.3=-5.7 7分分当直线当直线z=2x-3yz=2x-3y经过可行域上的点经过可行域上的点B B时,截距最小,即时,截距最小,即z z最大最大.解方程组解方程组 得得B B的坐标为(的坐标为(2 2
14、,-1-1).zzmaxmax=2x-3y=2=2x-3y=22-32-3(-1-1)=7.=7.1010分分-52x-3y7,-52x-3y7,即即2x-3y2x-3y的取值范围是的取值范围是-5,7-5,7.1212分分【误区警示误区警示】对解答本题时易犯的错误具体分析如下:对解答本题时易犯的错误具体分析如下:1.z=x-y1.z=x-y在在 的线性约束条件下,取得最大值的的线性约束条件下,取得最大值的可行解为(可行解为()(A A)()(0 0,1 1)(B B)()(-1-1,-1-1)(C C)()(1 1,0 0)(D D)()()【解析解析】选选C.C.可以验证这四个点均是可行解
15、,当可以验证这四个点均是可行解,当x=0,y=1x=0,y=1时,时,z=-1;z=-1;当当x=-1,y=-1x=-1,y=-1时,时,z=0;z=0;当当x=1,y=0 x=1,y=0时,时,z=1;z=1;当当x=y=x=y=时,时,z=0z=0,排除选项,排除选项A A,B B,D D,故选,故选C.C.2.2.若实数若实数x,yx,y满足不等式组满足不等式组 则则3x+4y3x+4y的最小值的最小值是是()()(A)13 (B)15 (C)20 (D)28(A)13 (B)15 (C)20 (D)28【解析解析】选选A.A.可行域如图阴影部可行域如图阴影部分所示,令分所示,令z=3x
16、+4y,z=3x+4y,联立联立 解之得解之得当当z=3x+4yz=3x+4y过点过点(3,1)(3,1)时,有最时,有最小值小值13.13.故选故选A.A.3.3.设设x,yx,y满足满足 则则z=x+yz=x+y()(A A)有最小值)有最小值2 2,最大值,最大值3 3 (B B)有最小值)有最小值2 2,无最大值,无最大值(C C)有最大值)有最大值3 3,无最小值,无最小值 (D D)既无最大值,也无最小值)既无最大值,也无最小值【解析解析】选选B.B.作出可行域如图所示,作出可行域如图所示,作直线作直线l0 0:x+y=0,:x+y=0,平移平移l0 0,当当l0 0过点过点A A
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- 高中数学 配套 ppt 课件 3.3 2.1 简单 线性规划 问题
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