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1、第3講簡單的線性規(guī)劃問題
隨堂演練鞏固
1.如圖,表示圖中陰影部分的二元一次不等式組是… ()
y _ -1
a. ,
2x -y 2 -0
B.
x < 0
C. y _ -1 2x - y 2 _ 0 【答案】C
D.
y--1
2x -y 2 M 0
2x-y 2 _0
2.在平面直角坐標系xOy中,已知平面區(qū)域 A={(x,y)| x + yE1.且x >0,y >0 },則平面區(qū)域
B={(x+y,x-y)| (x.y) w A}的面積為()
A.2
B.1
C. 1
2
D.4
v - u v
u=xy x- 2
令w
2、則《 2
lv=x-y. yMu^v
/ 2
x y三1 , 1u三1
x x 之0. <u +v 之0 .
、 I J
y - 0 . u -v -0
作出此不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示 ,是等腰直角三角形,可求出其面積
S =2父2 M1 =1 .選 B.
x 2y -5 1 0
3.若實數x,y滿足不等式組 ^2x + y -7之0,則3x+4y的最小值是()
x _ 0 y _ 0
A.13
B.15
C.20
D.28
【答案】A
【解析】 由題意得x,y所滿足的區(qū)域如圖所示:
、2a*+V—7=v
令 u=3x+4y
3、,則 y = -3 x +1 u . 4 4
先作10: y = -3x -如圖所示,將I。平行移動至過點b時,u取得最小值
2x y 一7 =0 …口 x = 3
聯(lián)立
i y 解得i
x 2y-5 =0 y =1
umin =3 3 4 1 =13.
4.已知變量x,y滿足約束條件
A.[ 9 6]
5
B.(-二 9] 一 [6 .二)
5
C.(-二 3] _.[6 ,二)
x - y 2 < 0
x之i 則Y的取值范圍是()
x
x + y -7 <0.
D.(3,6]
【答案】A
【解析】 作出可行域(如圖中陰影部分所示).丫可看
4、作可行域內的點與原點連線的斜率
x
15
由圖易得x的取值范圍為[56].
x-y 2-0.
5.不等式組 « x + y+2之0 .所確定的平面區(qū)域記為 D.點(x,y)是區(qū)域D內的點,若圓O: x2 + y2 = r2上的所
2x -y -2 -0
有點都在區(qū)域 D內,則圓。的面積的最大值是 .
x-y 2-0
【解析】 畫出不等式組 《x + y+220. ?所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示
2x-y-2<0
其中離原點最近的距離為 2g .故r的最大值為,坐.所以圓。的面積的最大值是
5 5
課后作業(yè)夯基
基礎鞏固
1.設
5、變量
x-y -0
I 一
x,y滿足約束條件 x + y <1 ,則目標函數z=5x+y的最大值為()
x 2y -1
A.2
C.4
【答案】
B.3
D.5
【解析】
如圖,由z=5x+y,得y=-5x+z,目標函數在點(1,0)處取最大值,即zmax = 5父1 + 0 = 5.
2.已知x,y滿足
x y -4 M 0
《x-2y -3 E0 .則使目標函數z=4x+y-10取得最小值的最優(yōu)解有()
4x y - 4 - 0
A.1個
C.3個
【答案】
【解析】
B.2個
D.無數多個
D
畫出可行域如圖,
6、
/[F:4y+v=0
l 4v+y-4=()
作直線 l0:4x+y=0. 由 z=4x+y-10 得 y=-4x+z+10,
所以求z的最小值,即求直線y=-4x+z+10在y軸上截距的最小值,
因為將10向右上方平移到與4x+y-4=0重合時z最小,故最優(yōu)解有無數多個,故選D.
x y <1
I
3.設變量x,y滿足<x -y W1.則x+2y的最
7、大值和最小值分別為()
x -0
A.1,-1 B.2,-2
C.1,-2 D.2,-1
【答案】B
x y -1
【解析】 由線性約束條件 Jx-y <1.畫出可行域如圖中陰影部分所示
x -0
設 z=x+2y,則 y = -1x +N .
2 2 2
作出直線10: y = -1x.平移10 .可知過A點時z取最大值 4ax =0+2父1 = 2.
過B點時z取最小值 2min =0+2父(—1) = —2.
x 2y , 0
4.設z=x+y,其中x,y滿足. x - y <0 ,若z的最大值為6,則z的最小值為() 0 <y &l
8、t;k.
A.-2 B.-3
C.-4 D.-5
【答案】B
x 2y ,0
【解析】 由線性約束,條件«x-yW0.畫出可行域如圖,
0 < y < k .
由題意知當y=-x+z過點A(k,k)時.zmax =k+k =6.k=3,z=x+y在點B處取得最小值,B點在直線
x+2y=0 上,則 B(-6,3), zmin =-6+3 =-3.
_J_ x -0 I >,,
5.若不等 式組<x +3y上4 .所表木的平面區(qū)域被直線 y=kx+ 3分為面積相等的兩部分,則k的值是()
3x y - 4
A. 7
9、 B. 3
C. 4 D. 3
【答案】A
【解析】 由題意做出線性約束條件的可行域如下圖 ,
Y-
¥
r-A
0,
—
5-2 0
1 一2 1
0\ 1
\ x+3y=4
lv+y=4
由圖可知可行域為△ ABC的邊界及內部,y=kx+ 4恰過點A(0 4) y = kx+4將區(qū)域平均分成 3 ' 3 3
面積相等的兩部 分,故過BC的中點D(1假).即9=k父1+4 k =7. 2 2 2 2 3 3
「y -2x <0.
6.滿足條件 [x +2y+3 > 0 .的可行域中共有整點的個數為 ()
5x 3y -5
10、:二 0
A.3
B.4
C.5
D.6
【答案】B
【解析】 畫出可行域,由可行域知有4個整點,分別是(0,0),(0,-1),(1,-1),(2,-2).
2x-y 2 - 0.
7.如果點P在平面區(qū)域 {x—2y+1^0.上,點Q在曲線x2+(y+2)2 =1上,那么|PQ|的最小值為() x y-2 <0
A. .5 -1
B. 4 -1
5
C. 2 .2 -1
D. -./2 -1
【答案】A
【解析】 由圖可知不等式組確定的區(qū)域為陰影部分 (包括邊界,點P到點Q的距離的最小值為點
(-1,0)到點(0,-2)的距離減去圓的半徑 1,
11、
d、N 2\ F 吁2=0
由mr知 ipqi min ="(o +i)2 +(—2—o)2 —1 =病一1.
8 .不等式(x-2y+1) (x+y -3) <0在坐標平面內表示的區(qū)域(用陰影部分表示 iy
*w *;
ABC
【答案】C
【解析】(x-2y+1) (x + y -3) <0
x-2y +1 >0. fx-2y+1 <0.
u 4 或 S
x +y -3<0 、x + y-3A0,
結合圖形可知選C.
:(x y)(x y)0
9 .設D是由 C y)( y) 所確定的平面區(qū)域,,記D被夾在直線x=-1
I
12、y之0
積為S,則函數S=f(t)的大致圖象為()
)應是()
工
D
和x=t(t W[—1.1])間的部分的面
2T+2=0
【答案】B
【解析】如圖,
由不等式組畫出平面區(qū)域,根據題意,由函數S=f(t)的單調遞增情況易選出答案 B.
x <0 .
10.若A為不等式組 y y >
13、;0 ,表示的平面區(qū)域,則當a從-2連續(xù)變化到1時,動直線x+y=a掃過A中的那部
y - x 三 2
分區(qū)域的面積為 .
【答案】7
4
【解析】 不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示 ,
直線x+y=a掃過的區(qū)域為四邊形 AOBC.
, S四邊形 AOBC =S|_AOD - S CBD
= 12 2
2
y <1 |
11.已知實數x,y滿足 x <1 . 則z=x2 +y2的最小值為 .
x + y >1.
【答案】1
2
【解析】 實數x,y滿足的可行域如圖中陰影部分所示
12.由約束
14、條件
則z的最小值為原點到直線
y < 2 - x
t Mx Mt 1(0 ;t ;1)
所確定的平面區(qū)域的面積 S=f(t),試求f(t)
【解】 由約束條件所確定的平面區(qū)域是五邊形 ABCEP,如圖中陰
的表達式.
影部分所示,其面積
S - f (t) - S|_OPD -S_AOB -S_ECD -
而 S OPD =2 1 2 - 1 .
S|_OAB =2, S_ECD
2(i-t)2.
所以 s = f (t) -1 - 1t
(i-t)2 = * t q.
7x -5y -23 < 0
1
15、3.已知x,y滿足條件 X x+7y -11 <0.求: 4x y 10-0
⑴4x-3y 的最大值和最小值;
⑵x2 + y2的最大值和最小值;
(3)匕”的最大值和最小值
x — 5
作一組斜率為4■的平行線,當它掃過可行域時,
3
由圖可知,當它經過C點時z值最小,當它經過B點時z值最大.
Zmin =4 (-3) -3 2 =-18
Zmax =4 (-1)-3 (⑹=14.
(2)設u = x2 +y2 .則u就是點(x,y)與原點距離的平
16、方
由圖可知,B點到原點的距離最大.
而當(x,y)在原點時,距離為0,
2 2
所以 Umax =(—1) ( —6) = 37 Umin = 0 .
(3)設k =”8則k就是點(x,y)與P(5,-8)連線的斜率 x -5
由圖可知,AP連線斜率最小,BP連線斜率最大.
所以 kmin = 一9 kmax = 一1 .
拓展延伸
14.若x,y滿足約束條件
x y _1
y
x - y 8 -1
2x - y < 2
(1)求目標函數z=:x—y+1的最值;
(2)若目標函數z=ax+2y僅在點(1,0)處取得最小值,求a的取值范圍
【解】(,1)可求得 A(3,4),B(0,1),C(1,0).
平移初始直線 ^x—y=0.過點A(3,4)時,z取最小值-2,過點C(1,0)時,z取最大值1.
??.z的最大值為1,最小值為-2.
(2)直線ax+2y=z僅在點(1,0)處取得最小值,
由圖象可知-1 < —a <2.即-4<a<2.
2