简单的线性规划问题(附答案).doc

简单的线性规划问题学习目标1.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.2.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知识点一线性规划中的基本概念名称意义约束条件关于变量x，y的一次不等式(组)线性约束条件关于x，y的一次不等式(组)目标函数欲求最大值或最小值的关于变量x，y的函数解析式线性目标函数关于变量x，y的一次解析式可行解满足线性约束条件的解(x，y)可行域由所有可行解组成的集合最优解使目标函数取得最大值或最小值的可行解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知识点二线性规划问题1目标函数的最值线性目标函数zaxby (b0)对应的斜截式直线方程是yx，在y轴上的截距是，当z变化时，方程表示一组互相平行的直线当b0，截距最大时，z取得最大值，截距最小时，z取得最小值；当b0时，要使zyax取得最大值的最优解不唯一，则a2；当a0时，要使zyax取得最大值的最优解不唯一，则a1.(2)由题意，作出约束条件组成的可行域如图所示，当目标函数z3xy，即y3xz过点(0,1)时z取最小值1.题型二非线性目标函数的最值问题例2设实数x，y满足约束条件求(1)x2y2的最小值；(2)的最大值解如图，画出不等式组表示的平面区域ABC，(1)令ux2y2，其几何意义是可行域ABC内任一点(x，y)与原点的距离的平方过原点向直线x2y40作垂线y2x，则垂足为的解，即，又由得C，所以垂足在线段AC的延长线上，故可行域内的点到原点的距离的最小值为|OC| ，所以，x2y2的最小值为.(2)令v，其几何意义是可行域ABC内任一点(x，y)与原点相连的直线l的斜率为v，即v.由图形可知，当直线l经过可行域内点C时，v最大，由(1)知C，所以vmax，所以的最大值为.跟踪训练2已知x，y满足约束条件则(x3)2y2的最小值为_答案10解析画出可行域(如图所示)(x3)2y2即点A(3,0)与可行域内点(x，y)之间距离的平方显然AC长度最小，AC2(03)2(10)210，即(x3)2y2的最小值为10.题型三线性规划的实际应用例3某公司生产甲、乙两种桶装产品已知生产甲产品1桶需耗A原料1千克、B原料2千克；生产乙产品1桶需耗A原料2千克、B原料1千克每桶甲产品的利润是300元，每桶乙产品的利润是400元公司在生产这两种产品的计划中，要求每天消耗A，B原料都不超过12千克通过合理安排生产计划，从每天生产的甲、乙两种产品中，公司共可获得的最大利润是多少？解设每天分别生产甲产品x桶，乙产品y桶，相应的利润为z元，于是有z300x400y，在坐标平面内画出该不等式组表示的平面区域及直线300x400y0，平移该直线，当平移到经过该平面区域内的点(4,4)时，相应直线在y轴上的截距达到最大，此时z300x400y取得最大值，最大值是z300440042 800，即该公司可获得的最大利润是2 800元反思与感悟线性规划解决实际问题的步骤：分析并根据已知数据列出表格；确定线性约束条件；确定线性目标函数；画出可行域；利用线性目标函数(直线)求出最优解；实际问题需要整数解时，应适当调整，以确定最优解跟踪训练3预算用2 000元购买单价为50元的桌子和20元的椅子，希望使桌子和椅子的总数尽可能的多，但椅子数不少于桌子数，且不多于桌子数的1.5倍，问桌子、椅子各买多少才行？解设桌子、椅子分别买x张、y把，目标函数zxy，把所给的条件表示成不等式组，即约束条件为由解得所以A点的坐标为.由解得所以B点的坐标为.所以满足条件的可行域是以A，B，O(0,0)为顶点的三角形区域(如图)由图形可知，目标函数zxy在可行域内的最优解为B，但注意到xN*，yN*，故取故买桌子25张，椅子37把是最好的选择1若直线y2x上存在点(x，y)满足约束条件则实数m的最大值为()A1 B1 C. D22某公司招收男职员x名，女职员y名，x和y需满足约束条件则z10x10y的最大值是()A80 B85C90 D953已知实数x，y满足则zx2y2的最小值为_一、选择题1若点(x, y)位于曲线y|x|与y2所围成的封闭区域， 则2xy的最小值为()A6 B2 C0 D22设变量x，y满足约束条件则目标函数z3xy的最大值为()A4 B0 C. D43实数x，y满足则z的取值范围是()A1,0 B(，0C1，) D1,1)4若满足条件的整点(x，y)(整点是指横、纵坐标都是整数的点)恰有9个，则整数a的值为()A3 B2 C1 D05已知x，y满足目标函数z2xy的最大值为7，最小值为1，则b，c的值分别为()A1,4 B1，3C2，1 D1，26已知x，y满足约束条件使zxay(a0)取得最小值的最优解有无数个，则a的值为()A3 B3 C1 D1二、填空题7若x，y满足约束条件则zx2y的取值范围是_8已知1xy4且2xy3，则z2x3y的取值范围是_(答案用区间表示)9已知平面直角坐标系xOy上的区域D由不等式组给定若M(x，y)为D上的动点，点A的坐标为(，1)，则z的最大值为_10满足|x|y|2的点(x，y)中整点(横纵坐标都是整数)有_个11设实数x，y满足不等式组则z|x2y4|的最大值为_三、解答题12已知x，y满足约束条件目标函数z2xy，求z的最大值和最小值13设不等式组表示的平面区域为D.若指数函数yax的图象上存在区域D上的点，求a的取值范围14某家具厂有方木料90 m3，五合板600 m2，准备加工成书桌和书橱出售已知生产每张书桌需要方木料0.1 m3，五合板2 m2，生产每个书橱需要方木料0.2 m3，五合板1 m2，出售一张方桌可获利润80元，出售一个书橱可获利润120元(1)如果只安排生产书桌，可获利润多少？(2)如果只安排生产书橱，可获利润多少？(3)怎样安排生产可使所得利润最大？当堂检测答案1答案B解析如图，当y2x经过且只经过xy30和xm的交点时，m取到最大值，此时，即(m,2m)在直线xy30上，则m1.2答案C解析该不等式组表示的平面区域为如图所示的阴影部分由于x，yN*，计算区域内与最近的点为(5,4)，故当x5，y4时，z取得最大值为90.3答案解析实数x，y满足的可行域如图中阴影部分所示，则z的最小值为原点到直线AB的距离的平方，故zmin2.课时精练答案一、选择题1答案A解析画出可行域，如图所示，解得A(2,2)，设z2xy，把z2xy变形为y2xz，则直线经过点A时z取得最小值；所以zmin2(2)26，故选A.2答案D解析作出可行域，如图所示联立解得当目标函数z3xy移到(2,2)时，z3xy有最大值4.3答案D解析作出可行域，如图所示，的几何意义是点(x，y)与点(0,1)连线l的斜率，当直线l过B(1,0)时kl最小，最小为1.又直线l不能与直线xy0平行，kl1.综上，k1,1)4答案C解析不等式组所表示的平面区域如图阴影部分所示，当a0时，只有4个整点(1,1)，(0,0)，(1,0)，(2,0)当a1时，正好增加(1，1)，(0，1)，(1，1)，(2，1)，(3，1)5个整点故选C.5答案D解析由题意知，直线xbyc0经过直线2xy7与直线xy4的交点，且经过直线2xy1和直线x1的交点，即经过点(3,1)和点(1，1)，解得6答案D解析如图，作出可行域，作直线l：xay0，要使目标函数zxay(a0)取得最小值的最优解有无数个，则将l向右上方平移后与直线xy5重合，故a1，选D.二、填空题7答案2,6解析如图，作出可行域，作直线l：x2y0，将l向右上方平移，过点A(2,0)时，有最小值2，过点B(2,2)时，有最大值6，故z的取值范围为2,68答案3,8解析作出不等式组表示的可行域，如图中阴影部分所示在可行域内平移直线2x3y0，当直线经过xy2与xy4的交点A(3,1)时，目标函数有最小值zmin23313；当直线经过xy1与xy3的交点B(1，2)时，目标函数有最大值zmax21328.所以z3,89答案4解析由线性约束条件画出可行域如图中阴影部分所示，目标函数zxy，将其化为yxz，结合图形可知，目标函数的图象过点(，2)时，z最大，将点(，2)代入zxy，得z的最大值为4.10答案13解析|x|y|2可化为作出可行域为如图正方形内部(包括边界)，容易得到整点个数为13个11答案21解析作出可行域(如图)，即ABC所围区域(包括边界)，其顶点为A(1,3)，B(7,9)，C(3,1)方法一可行域内的点都在直线x2y40上方，x2y40，则目标函数等价于zx2y4，易得当直线zx2y4在点B(7,9)处，目标函数取得最大值zmax21.方法二z|x2y4|，令P(x，y)为可行域内一动点，定直线x2y40，则zd，其中d为P(x，y)到直线x2y40的距离由图可知，区域内的点B与直线的距离最大，故d的最大值为.故目标函数zmax21.三、解答题12解z2xy可化为y2xz，z的几何意义是直线在y轴上的截距的相反数，故当z取得最大值和最小值时，应是直线在y轴上分别取得最小和最大截距的时候作一组与l0：2xy0平行的直线系l，经上下平移，可得：当l移动到l1，即经过点A(5,2)时，zmax2528.当l移动到l2，即过点C(1,4.4)时，zmin214.42.4.13解先画出可行域，如图所示，yax必须过图中阴影部分或其边界A(2,9)，9a2，a3.a1，1a3.14解由题意可画表格如下：方木料(m3)五合板(m2)利润(元)书桌(张)0.1280书橱(个)0.21120(1)设只生产书桌x张，可获得利润z元，则0x300.所以当x300时，zmax8030024 000(元)，即如果只安排生产书桌，最多可生产300张书桌，获得利润24 000元(2)设只生产书橱y个，可获得利润z元，则0y450.所以当y450时，zmax12045054 000(元)，即如果只安排生产书橱，最多可生产450个书橱，获得利润54 000元(3)设生产书桌x张，书橱y个，利润总额为z元，则z80x120y.在平面直角坐标系内作出上面不等式组所表示的平面区域，即可行域(如图)作直线l：80x120y0，即直线l：2x3y0.把直线l向右上方平移至l1的位置时，直线经过可行域上的点M，此时z80x120y取得最大值由解得，点M的坐标为(100,400)所以当x100，y400时，zmax8010012040056 000(元)因此，生产书桌100张、书橱400个，可使所得利润最大