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掌握线性规划问题求解方法及实例|数学高考培优指南

时间:2023-08-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:本小节的目标是掌握各种不同目标函数值域的求法;掌握含参数的约束条件最优解的确定;识别什么样的问题可以用线性规划思想方法求解[约束条件的个数多于变元(二元)的个数问题].线性规划问题的本质是求二元函数的取值范围问题,关键是明确约束条件和目标函数的几何意义,难点是约束条件或目标函数的转化简化问题,方法是数形结合.【典例导悟】(1)圆x2+y2=1在区域M内的弧长为________.(2)当a从0连续变

掌握线性规划问题求解方法及实例|数学高考培优指南

小节的目标是掌握各种不同目标函数值域的求法;掌握含参数的约束条件最优解的确定;识别什么样的问题可以用线性规划思想方法求解[约束条件的个数多于变元(二元)的个数问题].线性规划问题的本质是求二元函数的取值范围问题,关键是明确约束条件和目标函数的几何意义,难点是约束条件或目标函数的转化简化问题,方法是数形结合.

【典例导悟】

(1)圆x2+y2=1在区域M内的弧长为________.

(2)当a从0连续变化到1时,动直线x+y=a扫过M中的那部分区域面积为________.

(4)点(x,y)在区域M内,则z=(x+1)2+(y+1)2的取值范围是______.

(9)点(x,y)在区域M内,若z=x+ay(a>0)取得最大值时的最优解有无数个,则a的值为_________.

(10)若点P(a+b,a-b)在区域M内,则2a+b的最大值为_________.

【解析】可行域M如图8-1阴影所示.

(图8-1)

可行域如图8-2阴影所示,令w=2a+b,则wmax=3.

例2 已知实数x,y满足x2+y2≤1,则|2x+y-4|+|6-x-3y|的最大值为________,最小值为_________.

(图8-2)

(图8-3)

(图8-4)

【解析】(1)当x≥2y时,可行域为图8-4中浅黑色区域,所以z=x-y,

即y=x-z,观察知zmax=zB=4,zmin=zA=-1.

(2)当x<2y时,可行域为图8-4中深黑色区域,所以z=y,观察知

zmax=zCD=2,zmin=zA=-1.综上,zmax=4,zmin=-1.

【解析】因为目标函数为比值,故与△OMN形状无关,故可画成如图8-5所示的特殊图形.

方法1:特取M(2,0),N(0,2),则A(1,0),B(0,1),

(图8-5)

例5 若f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)在区间(0,1)内有两个零点,则3a+b的取值范围为________.

∵z=3a+b,∴zO=0,zA=-3,zB=-5,即-5<z<0,即3a+b∈(-5,0).

变式 若f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)在区间[0,1]内有零点,则ab的最大值为___________.

(图8-6)

(图8-7)

【解析】方法1:(线性规划法)

(图8-8)

【巩固训练】

1.如图8-9,已知可行域为△ABC及其内部,若目标函数z=kx+y当且仅当在点B处取得最大值,则k的取值范围为______.

(图8-9)

3.实数x,y满足x2+y2≤1,则|2x+y-2|+|6-x-3y|的最小值为_________,最大值为_________.

12.若函数f(x)=x2+ax+b在(0,1)内有两个零点,则min{f(0),f(1)}的取值范围为________.

13.若关于x的方程x2+ax+b-3=0在区间[1,2]上有实根,则a2+(b-4)2的最小值为________.

14.设f(x)=x2+bx+c(b,c∈R)满足f(b)≥f(c),记f(x)的最小值为m(b,c),当b,c满足m(b,c)≥1时,则f(1)的最大值为________.(www.xing528.com)

15.设f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)在[-1,1]上存在零点,且0≤b-2a≤1,则b的取值范围为________.

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