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[线性规划问题的几种题型例析]线性规划模型

时间:2019-01-18 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  随着新课程在江苏的施行,简单的线性规划也成了近几年高考的热点,地位也越发重要,在线性约束条件下研究目标函数的最值问题是一类常见的问题,在近几年高考试题中均有出现,而且灵活多变.本文结合近几年高考出现的几个线性规划问题,对常见的线型规划问题作以专题总结研究.
  1. 基本问题
  (1) (08年安徽理)如果实数x、y满足条件x-y+1≥0?y+1≥0?x+y+1≤0,那么2x-y的最大值为()
  A. 2
  B. 1
  C. -2
  D. -3
  解析:本题为较基本的线性规划问题,解决方式应该是:画定可行域;做目标函数对应平行线束;找到最大值,如图所示显然是平行线过A点时取最大值,将A点坐标代入有
  Z??max?=1,故选择B
  一般地,目标函数形如ax+by的形式的线性规划问题,可直接作出ax+by=0这样的函数进行平移求最值.
  2. 考查可行域问题
  (07北京卷)若不等式组x-y≥0?2x+y≤2?y≥0?x+y≤a表示的区域是一个三角形,则a的取值范围是.
  解析:则图中的阴影为x-y≥0?2x+y≤2?y≥0所表示的三角行区域.
  直线x+y≤a所表示的区域应该在此直线的下方.所以要使x-y≥0?2x+y≤2?y≥0?x+y≤a表示的平面区域为三角形a的取值为0<a≤1或a≥43.
  该类题型在高考中时有出现,实际上就是如何正确求出线性规划可行域的运用,也可以说是线性规划思想的运用.
  3. 考查目标函数与距离的关系
  (1) 已知点P(x,y)的坐标满足条件x+y≤4?y≥x?x≥1点O为坐标原点,那么z=x?2+y?2的最小值等于,最大值等于.
  解析:画出可行域,如图所示:易得A(2,2),OA=22 B(1,3),OB=10
  C(1,1),OC=2 故|OP|的最大值为10,最小值为2.
  本题约束条件是线性的,但目标函数却是非线性的,问题的解决
  关键是能够很好的利用目标函数的几何特点,将求z=x?2+y?2
  的最值问题转化为区域内的点到原点的距离问题,从而实现问题
  的解决.解答这类与距离相关的线性规划问题,需要注意两点:
  一是所求的最值可能是两点间的距离,也可能是点到直线的距离,
  要结合所画的区域作出正确的判断;二是要明确最终所求的是距
  离的最值还是距离平方的最值.
  4. 考查最优解个数问题
  (1) 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:本题是一个逆向思维问题,已知变量x,y满足约束条件1≤x+y≤4,-2≤x-y≤2.
  在坐标系中画出可行域,如图为四边形ABCD,其中A(3,1),k??AD?=1,k??AB?=-1,目标函数z=ax+y(其中a>0)中的z表示斜率为-a的直线系中的截距的大小,若仅在点(3,1)处取得最大值,则斜率应小于k??AB?=-1,即-a<-1,所以a的取值范围为(1,+∞)由解决问题的过程可见,本题的难度加大了,学生需要要良好逆向思维能力,问题转化能力和几何直观能力.
  练习:
  1. 在平面直角坐标系中,不等式组x+y-2≥0,?x-y+2≥0,?x≤2表示的平面区域的面积是.
  解:本题考查简单的线性规划的可行域、三角形的面积.由题知可行域为△ABC,S??△ABC?=|4-0|×22=4.
  2. 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:求yx的最大值问题可转化为区域内的点和原点的连线的斜率的最大值,画出可行域,如图所示,当原点和C1,32连线时,斜率最大,为32,由此说明yx的最大值为32.
  总结:以上两题说明,在给定约束条件情况下,要利用好目标函数的几何意义,可以使我们能够站在系统的高度,把握问题的规律,有效地实现问题解决,而且有助于加深学生对数学知识的理解和深化.
  3. 若a≥0,b≥0且当x≥0?y≥0?x+y≤1时,恒有ax+?by≤1,?则以a,b为坐标的点P(a,b)所形成的平面区域的面积等于.
  方法(1) 变换思想:x′=ax?y′=by,区域x≥0?y≥0?x+y≤1变换为区域x′≥0?y′≥0?x′a+y′b≤1时 ,恒有x′+y′≤1成立,得到?0≤a≤?1,0≤b≤1则点P(a,b)所形成的平面区域的面积等于1.
  方法(2):多元化归一元思想:由x+y≤1得到?y≤1?-x则ax+b(1-x)≤1.
  对于任意的x∈[0,1]恒成立即ax+b(1-x)-?1≤0对?于任意的x∈[0,1]恒成立,令f(x)=(a-b)x+b-1则f(0)≤0?f(1)≤0得到则点P(a,b)所形成的平面区域的面积为1.
  (责任编辑:孙鹏刚)?

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