《(新課標)2021版高考數學一輪總復習 第七章 不等式 第38講 二元一次不等式(組)與簡單的線性規(guī)劃問題導學案 新人教A版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《(新課標)2021版高考數學一輪總復習 第七章 不等式 第38講 二元一次不等式(組)與簡單的線性規(guī)劃問題導學案 新人教A版(12頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、第38講 二元一次不等式(組)與簡單的線性規(guī)劃問題
【課程要求】
1.會從實際情境中抽象出二元一次不等式組,了解二元一次不等式的幾何意義,能用平面區(qū)域表示二元一次不等式組,會從實際情境中抽象出一些簡單的二元線性規(guī)劃問題,并能加以解決.
2.掌握確定平面區(qū)域的方法,理解目標函數的幾何意義,注意線性規(guī)劃問題與其他知識的綜合.
對應學生用書p103
【基礎檢測】
1.判斷下列結論是否正確(請在括號中打“√”或“×”)
(1)二元一次不等式組所表示的平面區(qū)域是各個不等式所表示的平面區(qū)域的交集.( )
(2)不等式Ax+By+C>0
2、表示的平面區(qū)域一定在直線Ax+By+C=0的上方.( )
(3)點(x1,y1),(x2,y2)在直線Ax+By+C=0同側的充要條件是(Ax1+By1+C)(Ax2+By2+C)>0,異側的充要條件是(Ax1+By1+C)(Ax2+By2+C)<0.( )
(4)第二、四象限表示的平面區(qū)域可以用不等式xy<0表示.( )
(5)線性目標函數的最優(yōu)解是唯一的.( )
(6)最優(yōu)解指的是使目標函數取得最大值或最小值的可行解.( )
(7)目標函數z=ax+by(b≠0)中,z的幾何意義是直線ax+by-z=0在y軸上的截距.( )
[答案] (1)√ (2)× (3)√
3、(4)√ (5)× (6)√ (7)×
2.[必修5p86T3]不等式組表示的平面區(qū)域是( )
[解析]x-3y+6≥0表示直線x-3y+6=0及其右下方部分,x-y+2<0表示直線x-y+2=0的左上方部分,故不等式組表示的平面區(qū)域為選項B中的陰影部分.
[答案]B
3.[必修5p91T2]投資生產A產品時,每生產100噸需要資金200萬元,需場地200平方米;投資生產B產品時,每生產100噸需要資金300萬元,需場地100平方米.現(xiàn)某單位可使用資金1400萬元,場地900平方米,則上述要求可用不等式組表示為__________________.(用x,y分別表示生產A,B
4、產品的噸數,x和y的單位是百噸)
[解析] 用表格列出各數據
A
B
總數
產品噸數
x
y
資金
200x
300y
1400
場地
200x
100y
900
所以不難看出,x≥0,y≥0,200x+300y≤1400,200x+100y≤900.
[答案]
4.(多選)下列各點中,不在x+y-1≤0表示的平面區(qū)域內的是( )
A.(0,0) B.(1,1)
C.(-1,3) D.(2,-3)
[解析]把各點的坐標代入可得(1,1),(-1,3)不適合,故選BC.
[答案]BC
5.已知x,y滿足若使得z=ax+y取最大值的
5、點(x,y)有無數個,則a的值為________.
[解析]先根據約束條件畫出可行域,如圖中陰影部分所示,當直線z=ax+y和直線AB重合時,z取得最大值的點(x,y)有無數個,∴-a=kAB=1,∴a=-1.
[答案]-1
【知識要點】
1.二元一次不等式表示的平面區(qū)域
(1)二元一次不等式Ax+By+C>0在平面直角坐標系中表示直線Ax+By+C=0某一側的所有點組成的平面區(qū)域(半平面),__不包括__邊界直線.
不等式Ax+By+C≥0所表示的平面區(qū)域(半平面)__包括__邊界直線.
(2)在平面直角坐標系中,設直線Ax+By+C=0(B不為0)及點P(x0,y0),
6、
①若B>0,Ax0+By0+C>0,則點P(x0,y0)在直線的上方,此時不等式Ax+By+C>0表示直線Ax+By+C=0的上方的區(qū)域.
②若B>0,Ax0+By0+C<0,則點P(x0,y0)在直線的下方,此時不等式Ax+By+C<0表示直線Ax+By+C=0的下方的區(qū)域.
③若是二元一次不等式組,則其平面區(qū)域是所有平面區(qū)域的公共部分.
2.線性規(guī)劃相關概念
名稱
意義
約束條件
目標函數中的變量所要滿足的不等式組
線性約束
條件
由x,y的一次不等式(或方程)組成的不等式(或方程)組
目標函數
關于x,y的函數__解析式__
名稱
意義
可行解
7、滿足線性約束條件的解
可行域
所有可行解組成的集合
線性目標函數
目標函數是關于變量的一次函數
最優(yōu)解
使目標函數取得__最大值或最小值__的可行解
線性規(guī)劃問題
在線性約束條件下,求線性目標函數的__最大值__或__最小值__
3.常見簡單的二元線性規(guī)劃實際問題
一是在人力、物力、資金等資源一定的條件下,如何使用它們完成最多的任務;二是給定一項任務,如何合理安排和規(guī)劃,能以最少的人力、物力、資金等資源來完成該項任務.
解線性規(guī)劃問題的一般步驟:
審題、設元——__列出約束條件__(通常為不等式組)——建立__目標函數__——作出__可行域__——求__最優(yōu)解__.
8、
對應學生用書p104
二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域
例1 (1)不等式組表示的平面區(qū)域的面積為( )
A.4B.1C.5D.無窮大
[解析]不等式組
表示的平面區(qū)域如圖所示(陰影部分),△ABC的面積即所求.求出點A,B,C的坐標分別為A(1,2),B(2,2),C(3,0),則△ABC的面積為S=×(2-1)×2=1.
[答案]B
(2)如圖陰影部分表示的區(qū)域可用二元一次不等式組表示為________.
[解析]兩直線方程分別為x-2y+2=0與x+y-1=0.
由(0,0)點在直線x-2y+2=0
9、右下方可知x-2y+2≥0,
又(0,0)點在直線x+y-1=0左下方,可知x+y-1≥0,
即為陰影部分所表示的可行域.
[答案]
[小結]確定二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域的方法:
(1)“直線定界,特殊點定域”,即先作直線,再取特殊點代入不等式組.若滿足不等式組,則不等式(組)表示的平面區(qū)域為直線與特殊點同側的那部分區(qū)域;否則就對應于特殊點異側的平面區(qū)域.
(2)當不等式中帶等號時,邊界為實線;不帶等號時,邊界應畫為虛線,特殊點常取原點.
1.已知約束條件表示面積為1的直角三角形區(qū)域,則實數k的值為( )
A.1B.-1C.0D.-2
[解析]作出約束條件
10、表示的可行域如圖中陰影部分所示,
要使陰影部分為直角三角形,
當k=0時,此三角形的面積為×3×3=≠1,所以不成立,
所以k>0,則必有BC⊥AB,
因為x+y-4=0的斜率為-1,
所以直線kx-y=0的斜率為1,即k=1,故選A.
[答案]A
求目標函數的最值
例2 (1)(2017·全國卷Ⅲ文)設x,y滿足約束條件則z=x-y的取值范圍是( )
A.[-3,0] B.[-3,2]
C.[0,2] D.[0,3]
[解析]作出不等式組表示的可行域如圖中陰影部分所示,作出直線l0:y=x,平移直線l0,當直線z=x-y過點A(2,0)時,z取得最大值2,
11、當直線z=x-y過點B(0,3)時,z取得最小值-3,所以z=x-y的取值范圍是[-3,2].
[答案]B
(2)已知實數x,y滿足約束條件則z=x2+y2的取值范圍是( )
A.[1,13] B.[1,4]
C.D.
[解析]不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,由此得z=x2+y2的最小值為點O到直線BC:2x-y+2=0的距離的平方,zmin=;最大值為點O與點A(-2,3)的距離的平方,zmax=|OA|2=13.
[答案]C
[小結](1)先準確作出可行域,再借助目標函數的幾何意義求目標函數的最值.
(2)當目標函數是非線性的函數時,常利用目標函數的幾
12、何意義來解題,常見代數式的幾何意義有:
①表示點(x,y)與原點(0,0)的距離,表示點(x,y)與點(a,b)的距離;
②表示點(x,y)與原點(0,0)連線的斜率,表示點(x,y)與點(a,b)連線的斜率.
(3)當目標函數中含有參數時,要根據臨界位置確定參數所滿足的條件.
2.已知實數x,y滿足約束條件則z=的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
[解析]不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,z=表示點D(2,3)與平面區(qū)域內的點(x,y)之間連線的斜率.因為點D(2,3)與點B(8,1)連線的斜率為-且C的坐標為(2,-2),故由圖知,z=的取值范圍為,故選B
13、.
[答案]B
例3 (1)若實數x,y滿足不等式組且x+y的最大值為9,則實數m=( )
A.-2B.-1C.1D.2
[解析]令z=x+y,則y=-x+z,z表示斜率為-1的直線在y軸上的截距.
當z最大值為9時,y=-x+z過點A,因此x-my+1=0過點A,所以m=1.
[答案]C
(2)已知實數x,y滿足若z=y(tǒng)-ax取得最大值時的最優(yōu)解有無數個,則a的值為________.
[解析]依題意,在坐標平面內畫出不等式組表示的平面區(qū)域如圖所示.要使目標函數z=y(tǒng)-ax取得最大值時的最優(yōu)解有無數個,則直線z=y(tǒng)-ax必平行于直線y-x+1=0,于是a=1.
14、[答案]1
[小結]線性規(guī)劃問題是在約束條件是線性的、目標函數也是線性的情況下的一類最優(yōu)解問題,在約束條件是線性的情況下,線性目標函數只在可行域的頂點或者邊界上取得最值;當求解目標中含有參數時,要根據臨界位置確定參數所滿足的條件.
3.已知x,y滿足約束條件若目標函數z=3x+y的最大值為10,則z的最小值為________.
[解析]畫出不等式組表示的可行域如圖中陰影部分所示,作直線l:3x+y=0,平移l,從而可知經過C點時z取到最大值,
由解得
∴2×3-1-m=0,m=5.
由圖知,平移l經過B點時,z最小,
∴當x=2,y=2×2-5=-1時,z最小,zmin=
15、3×2-1=5.
[答案]5
線性規(guī)劃的實際應用
例4 某高科技企業(yè)生產產品A和產品B需要甲、乙兩種新型材料.生產一件產品A需要甲材料1.5kg,乙材料1kg,用5個工時;生產一件產品B需要甲材料0.5kg,乙材料0.3kg,用3個工時.生產一件產品A的利潤為2100元,生產一件產品B的利潤為900元.該企業(yè)現(xiàn)有甲材料150kg,乙材料90kg,則在不超過600個工時的條件下,生產產品A、產品B的利潤之和的最大值為________元.
[解析]設生產A產品x件,B產品y件,
由已知可得約束條件為
即
目標函數為z=2100x+900y,
由約束條件作出不等式組表示的可行域如圖中
16、陰影部分所示.
作直線2100x+900y=0,即7x+3y=0,當直線經過點M時,z取得最大值,聯(lián)立解得M(60,100).
則zmax=2100×60+900×100=216000(元).
[答案]216000
[小結]解答線性規(guī)劃應用題的一般步驟可歸納為:
(1)審題——仔細閱讀,明確有哪些限制條件,目標函數是什么;
(2)轉化——設元,寫出約束條件和目標函數;
(3)求解——關鍵是明確目標函數所表示的直線與可行域邊界直線斜率間的關系;
(4)作答——就應用題提出的問題作出回答.
4.某旅行社租用A,B兩種型號的客車安排900名客人旅行,A,B兩種車輛的載客
17、量分別為36人和60人,租金分別為1600元/輛和2400元/輛,旅行社要求租車總數不超過21輛,且B型車不多于A型車7輛,則租金最少為( )
A.31200元B.36000元
C.36800元D.38400元
[解析]設旅行社租用A型客車x輛,B型客車y輛,租金為z,則線性約束條件為
目標函數為z=1600x+2400y.
畫出可行域如圖中陰影部分所示,
可知目標函數過點N時,取得最小值,
由解得故N(5,12),
故zmin=1600×5+2400×12=36800(元).
[答案]C
對應學生用書p105
1.(2018·全國卷Ⅰ理)若x,y滿足約
18、束條件則z=3x+2y的最大值為__________.
[解析]作出可行域如圖所示,作出直線3x+2y=0,并平移該直線,當直線過點A(2,0)時,目標函數z=3x+2y取得最大值,且zmax=3×2+2×0=6.
[答案]6
2.(2017·全國卷Ⅱ理)設x,y滿足約束條件則z=2x+y的最小值是( )
A.-15B.-9C.1D.9
[解析]y=-2x+z,其中z表示斜率為k=-2的直線系與可行域有交點時直線的截距值,數形結合可得目標函數在點B(-6,-3)處取得最小值z=-12-3=-15,故選A.
[答案]A
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