高考复习专题:简单的线性规划
专题要点
简单的线性规划:能从实际问题中抽象出二元一次不等式组。 理解二元一次不等式组表示平面的区域,能够准确的画出可行域。能够将实际问题抽象概括为线性规划问题,培养应用线性规划的知识解决实际问题的能力。
线性规划等内容已成为高考的热点,在复习时要给于重视,另外,不等式的证明、繁琐的推理逐渐趋于淡化,在复习时也应是注意。
考查主要有三种:一是求给定可行域的最优解;二是求给定可行域的面积;三是给出可行域的最优解,求目标函数(或者可行域)中参数的范围。多以选择填空题形式出现,不排除以解答题形式出现。 考纲要求
了解二元一次不等式的几何意义,能用平面区域表示二元一次不等式组;了解线性规划的意义并会简单应用。 典例精析
线性规划是高考热点之一,考查内容设计最优解,最值,区域面积与形状等,通常通过画可行域,移线,数形结合等方法解决问题。
考点1:求给定可行域的最优解
⎧x+y≤1⎪
例1.(2012广东文)已知变量x、y满足约束条件⎨x-y≤1,则z=x+2y的最小值为 ( )
⎪x+1≥0⎩
A.3 B.1 C.-5 D.-6
⎧x=-1
解析:C.画出可行域,可知当代表直线过点A时,取到最小值.联立⎨,
y=x-1⎩
⎧x=-1解得⎨,所以z=x+2y的最小值为-5.
y=-2⎩
⎧x+y≥3
⎪
例2.(2009天津)设变量x,y满足约束条件:⎨x-y≥-1.则目标函数z=2x+3y
⎪2x-y≤3⎩
的最小值为
(A)6 (B)7 (C)8 (D)23
⎧x+y≥3⎪
解析:画出不等式⎨x-y≥-1表示的可行域,如右图,
⎪2x-y≤3⎩
2xz
让目标函数表示直线y=-+在可行域上平移,知在点B自目标函数取到最小值,解方程组
33
⎧x+y=3
得(2,1),所以zmin=4+3=7,故选择B.
⎨
⎩2x-y=3
方法思路:解决线性规则问题首先要作出可行域,再注意目标函数所表示的几何意义,数形结合找出目标函数达到最值时可行域的顶点(或边界上的点),但要注意作图一定要准确,整点问题要验证解决。
⎧2x+y-2≥0
⎪
练习1.(2012天津)设变量x,y满足约束条件⎨x-2y+4≥0,则目标函数z=3x-2y的最小值为
⎪x-1≤0⎩
A.-5
B.-4
C.-2
D.3
【解析】做出不等式对应的可行域如图,由z=3x-2y得y=
过点C(0,2)时,直线y=
0≤x≤1,⎧⎪
练习2.在约束条件⎨0≤y≤2,下,(x-1)2+y2的最小值为________.
⎪⎩2y-x≥1,
解析 在坐标平面内画出题中的不等式组表示的平面区域,注意到(x-1)2+y2可视为该区域内的点
|-1-1|
(x,y)与点(1,0)之间距离,结合图形可知,该距离的最小值等于点(1,0)到直线2y-x=1的距离,即为
5
2525=. 答案
55练习3、(2011广东文、理数)已知平面直角坐标系xOy上的区域D由不等式组(x,y)为D上的动点,点A的坐标为 A、3 B、4 C、3
,则z=
D、4
•
的最大值为( )
给定.若M
( )
3z3zx-,由图象可知当直线y=x-经2222
3z
x-的截距最大,而此时22
z=3x-2y最小为z=3x-2y=-4,选B.
解答:解:首先做出可行域,如图所示: z=•=,即y=﹣x+z 做出l0:y=﹣A时,直线在y轴上截距最大时,z有最大值. 因为A(,2),所以z的最大值为4故选
B
x,将此直线平行移动,当直线y=﹣
x+z经过点
x+y≥2,⎧⎪
练习4.(2011福建)已知O是坐标原点,点A(-1,1),若点M(x,y)为平面区域⎨x≤1,
⎪⎩y≤2→→
一个动点,则OA·OM的取值范围是( )
A.[-1,0] B.[0,1] C.[0,2] D.[-1,2] x+y≥2,⎧⎪→→
【分析】 由于OA·OM=-x+y,实际上就是在线性约束条件⎨x≤1,
⎪⎩y≤2-x+y的最大值和最小值.
上的
下,求线性目标函数z=
→→
【解析】 画出不等式组表示的平面区域(如图),又OA·OM=-x+y,取目标函数z=-x+y,即y=x+z,作斜率为1的一组平行线.
当它经过点C(1,1)时,z有最小值,即zmin=-1+1=0;当它经过点B(0,2)时,z有最大值,即zmax=-0+2=2.
→→
∴z的取值范围是[0,2],即OA·OM的取值范围是[0,2],故选C.
考点2:求给定可行域的面积
⎧x≥0⎪
例3.在平面直角坐标系中,不等式组⎨x+3y≥4表示的平面区域的面积为( )
⎪3x+y≤4⎩
3243A. B. C. D.
2334
答案c
考点3:给出最优解求目标函数(或者可行域)中参数
⎧x+y-2≥0,⎪
例4.(2012广州一模文数)在平面直角坐标系中,若不等式组⎨x-y+2≥0,表示的
⎪x≤t⎩
平面区域的面积为4,则实数t的值为
A.1 B.2 C.3 D.4 答案B
⎧x+y-1≥0⎪
练习5.(2009福建卷文)在平面直角坐标系中,若不等式组⎨x-1≤0(α为常数)所表示的平面
⎪ax-y+1≥0⎩
区域内的面积等于2,则a的值为
A. -5 B. 1 C. 2 D. 3
ax-y+1=0的直线恒过解析解析 如图可得黄色即为满足x-1≤0与x+y-1≥0的可行域,而
(0,1),故看作直线绕点(0,1)旋转,当a=-5时,则可行域不是一个封闭区域,当a=1时,面积是1;a=2时,面积是
3
;当a=3时,面积恰好为2,故选D. 2
⎧x+2y-19≥0,⎪x
练习6. 设二元一次不等式组⎨x-y+8≥0,所表示的平面区域为M,使函数y=a(a>0,a≠1)的图
⎪2x+y-14≤0⎩
象过区域M的a的取值范围是c
(A)[1,3] (B)[2,
] (C)[2,9] (D)[,9]
x+2y≥0⎧⎪
练习7.设z=x+y,其中x、y满足⎨x-y≤0
⎪⎩0≤y≤k
,若z的最大值为6,则z的最小值为
A.-3 B.3
C.2 D.-2
解析 如图所示,作出不等式组所确定的可行域△OAB,目标函数的几何意义是直线x+y-z=0在y轴上的截距,由图可知,当目标函数经过点A
⎧⎪x-y=0,
时,取得最大值,由⎨解得A(k,k),故最大值为z=k+k=2k,由
⎪y=k,⎩
⎧⎪x+2y=0,
题意,得2k=6,故k=3.当目标函数经过点B时,取得最小值,由⎨
⎪y=3,⎩
解得B(-6,3),故最小值为z=-6+3=-3.故选A.
答案 A
练习8.(2012课标文)已知正三角形ABC的顶点A(1,1),B(1,3),顶点C在第一象限,若点(x,y)在△ABC
内部,则z=-x+y的取值范围是 ( )
A.(1-3,2)
B.(0,2)
C.(3-1,2)
D.
3)
【命题意图】本题主要考查简单线性规划解法,是简单题.
作出直线l0:-x+y=0,平移直线l0,
有图像知,直线l:z=-x+过yB点时,zmax=2,过C
【解析】有题设知
时,z
min=1
z=-x+y取值范围为(1-3,2),故选A.
⎧x+y-3≤0⎪⎪
练习9.(2012福建文)若直线y=2x上存在点(x,y)满足约束条件⎨x-2y-3≤0,则实数m的最大值
⎪⎪⎩x≥m
为( ) A.-1
B.1
C.
3
2
D.2
【答案】B
【解析】x+y-3=0与y=2x的交点为(1,2),所以只有m≤1才能符合条件,B正确. 【考点定位】本题主要考查一元二次不等式表示平面区域,考查分析判断能力.逻辑推理能力和求解能力.
⎧x+y-3≤0
⎪⎪x
练习10.(2012福建理)若函数y=2图像上存在点(x,y)满足约束条件⎨x-2y-3≤0,则实数m的
⎪⎪⎩x≥m
最大值为( )
A.
1
2
B.1
x
C.
3 2
D.2
【答案】B
【解析】x+y-3=0与y=2的交点为(1,2),所以只有m≤1才能符合条件,B正确. 【考点定位】本题主要考查一元一次不等式组表示平面区域,考查分析判断能力、逻辑推理能力和求解计算能力
考点四:实际应用与大题
例5(2009四川卷理)某企业生产甲、乙两种产品,已知生产每吨甲产品要用A原料3吨、B原料2吨;生产每吨乙产品要用A原料1吨、B原料3吨。销售每吨甲产品可获得利润5万元,每吨乙产品可获得利润3万元,该企业在一个生产周期内消耗A原料不超过13吨,B原料不超过18吨,那么该企业可获得最大利润是
A. 12万元 B. 20万元 C. 25万元 D. 27万元 解析:设甲、乙种两种产品各需生产x、y吨,可使利润z最大,故本题即
⎧3x+y≤13⎪2x+3y≤18⎪
已知约束条件⎨,求目标函数z=5x+3y的最大值,
⎪x≥0⎪⎩y≥0⎧x=3
可求出最优解为⎨,故zmax=15+12=27,故选择D。
y=4⎩
练习11. (2012四川理)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 ( ) A.1800元 B.2400元 C.2800元 D.3100元 [答案]C
[解析]设公司每天生产甲种产品X桶,乙种产品Y桶,公司共可获得 利润为Z元/天,则由已知,得 Z=300X+400Y
⎧X+2Y≤12⎪2X+Y≤12⎪且⎨
X≥0⎪⎪⎩Y≥0
画可行域如图所示,目标函数Z=300X+400Y可变形为
3zx+ 这是随Z变化的一族平行直线 4400
⎧x=4⎧2x+y=12
解方程组⎨ ∴⎨ 即A(4,4) ∴Zmax=1200+1600=2800
⎩y=4⎩x+2y=12
Y=-
[点评]解决线性规划题目的常规步骤:一列(列出约束条件)、二画(画出可行域)、三作(作目标函数
变形式的平行线)、四求(求出最优解).
练习12.
xkg、ykg、zkg.
(1)试以x,y表示混合食物的成本P;
(2)若混合食物至少需含35000单位维生素C及40000单位维生素D,问x,y,z取什么值时,混合食
物的成本最少?
(本小题主要考查线性规划等知识, 考查数据处理能力、运算求解能力和应用意识)
⎧x+y+z=100,
…………… 2分
⎩P=5x+4y+3z.
由x+y+z=100,得z=100-x-y,代入P=5x+4y+3z,
得P=300+2x+y. …………… 3分
⎧x≥0,y≥0,z≥0,⎪
(1) 解:依题意知x、y、z要满足的条件为⎨300x+500y+300z≥35000, ……… 6分
⎪700x+100y+300z≥40000.⎩⎧x≥0,y≥0,⎪100-x-y≥0,⎪
把z=100-x-y代入方程组得⎨…… 9⎪2x-y≥50,⎪⎩y≥25.
如图可行域(阴影部分)的一个顶点为A(37.5,25).…让目标函数2x+y+300=P在可行域上移动, 由此可知P=300+2x+y在A(37.5,25)(1)解:依题意得⎨
……… 11∴当x=37.5(kg),y=25(kg),z=37.5(kg)时,
【点评】解答线性规划应用题的一般步骤可归纳为:
(1)审题——仔细阅读,明确有哪些限制条件,目标函数是什么? (2)转化——设元.写出约束条件和目标函数;
(3)求解——关键是明确目标函数所表示的直线与可行域边界直线斜率间的关系; (4)作答——就应用题提出的问题作出回答.
体现考纲中要求会从实际问题中抽象出二元线性规划.来年需要注意简单的线性规划求最值问题
高考复习专题:简单的线性规划
专题要点
简单的线性规划:能从实际问题中抽象出二元一次不等式组。 理解二元一次不等式组表示平面的区域,能够准确的画出可行域。能够将实际问题抽象概括为线性规划问题,培养应用线性规划的知识解决实际问题的能力。
线性规划等内容已成为高考的热点,在复习时要给于重视,另外,不等式的证明、繁琐的推理逐渐趋于淡化,在复习时也应是注意。
考查主要有三种:一是求给定可行域的最优解;二是求给定可行域的面积;三是给出可行域的最优解,求目标函数(或者可行域)中参数的范围。多以选择填空题形式出现,不排除以解答题形式出现。 考纲要求
了解二元一次不等式的几何意义,能用平面区域表示二元一次不等式组;了解线性规划的意义并会简单应用。 典例精析
线性规划是高考热点之一,考查内容设计最优解,最值,区域面积与形状等,通常通过画可行域,移线,数形结合等方法解决问题。
考点1:求给定可行域的最优解
⎧x+y≤1⎪
例1.(2012广东文)已知变量x、y满足约束条件⎨x-y≤1,则z=x+2y的最小值为 ( )
⎪x+1≥0⎩
A.3 B.1 C.-5 D.-6
⎧x=-1
解析:C.画出可行域,可知当代表直线过点A时,取到最小值.联立⎨,
y=x-1⎩
⎧x=-1解得⎨,所以z=x+2y的最小值为-5.
y=-2⎩
⎧x+y≥3
⎪
例2.(2009天津)设变量x,y满足约束条件:⎨x-y≥-1.则目标函数z=2x+3y
⎪2x-y≤3⎩
的最小值为
(A)6 (B)7 (C)8 (D)23
⎧x+y≥3⎪
解析:画出不等式⎨x-y≥-1表示的可行域,如右图,
⎪2x-y≤3⎩
2xz
让目标函数表示直线y=-+在可行域上平移,知在点B自目标函数取到最小值,解方程组
33
⎧x+y=3
得(2,1),所以zmin=4+3=7,故选择B.
⎨
⎩2x-y=3
方法思路:解决线性规则问题首先要作出可行域,再注意目标函数所表示的几何意义,数形结合找出目标函数达到最值时可行域的顶点(或边界上的点),但要注意作图一定要准确,整点问题要验证解决。
⎧2x+y-2≥0
⎪
练习1.(2012天津)设变量x,y满足约束条件⎨x-2y+4≥0,则目标函数z=3x-2y的最小值为
⎪x-1≤0⎩
A.-5
B.-4
C.-2
D.3
【解析】做出不等式对应的可行域如图,由z=3x-2y得y=
过点C(0,2)时,直线y=
0≤x≤1,⎧⎪
练习2.在约束条件⎨0≤y≤2,下,(x-1)2+y2的最小值为________.
⎪⎩2y-x≥1,
解析 在坐标平面内画出题中的不等式组表示的平面区域,注意到(x-1)2+y2可视为该区域内的点
|-1-1|
(x,y)与点(1,0)之间距离,结合图形可知,该距离的最小值等于点(1,0)到直线2y-x=1的距离,即为
5
2525=. 答案
55练习3、(2011广东文、理数)已知平面直角坐标系xOy上的区域D由不等式组(x,y)为D上的动点,点A的坐标为 A、3 B、4 C、3
,则z=
D、4
•
的最大值为( )
给定.若M
( )
3z3zx-,由图象可知当直线y=x-经2222
3z
x-的截距最大,而此时22
z=3x-2y最小为z=3x-2y=-4,选B.
解答:解:首先做出可行域,如图所示: z=•=,即y=﹣x+z 做出l0:y=﹣A时,直线在y轴上截距最大时,z有最大值. 因为A(,2),所以z的最大值为4故选
B
x,将此直线平行移动,当直线y=﹣
x+z经过点
x+y≥2,⎧⎪
练习4.(2011福建)已知O是坐标原点,点A(-1,1),若点M(x,y)为平面区域⎨x≤1,
⎪⎩y≤2→→
一个动点,则OA·OM的取值范围是( )
A.[-1,0] B.[0,1] C.[0,2] D.[-1,2] x+y≥2,⎧⎪→→
【分析】 由于OA·OM=-x+y,实际上就是在线性约束条件⎨x≤1,
⎪⎩y≤2-x+y的最大值和最小值.
上的
下,求线性目标函数z=
→→
【解析】 画出不等式组表示的平面区域(如图),又OA·OM=-x+y,取目标函数z=-x+y,即y=x+z,作斜率为1的一组平行线.
当它经过点C(1,1)时,z有最小值,即zmin=-1+1=0;当它经过点B(0,2)时,z有最大值,即zmax=-0+2=2.
→→
∴z的取值范围是[0,2],即OA·OM的取值范围是[0,2],故选C.
考点2:求给定可行域的面积
⎧x≥0⎪
例3.在平面直角坐标系中,不等式组⎨x+3y≥4表示的平面区域的面积为( )
⎪3x+y≤4⎩
3243A. B. C. D.
2334
答案c
考点3:给出最优解求目标函数(或者可行域)中参数
⎧x+y-2≥0,⎪
例4.(2012广州一模文数)在平面直角坐标系中,若不等式组⎨x-y+2≥0,表示的
⎪x≤t⎩
平面区域的面积为4,则实数t的值为
A.1 B.2 C.3 D.4 答案B
⎧x+y-1≥0⎪
练习5.(2009福建卷文)在平面直角坐标系中,若不等式组⎨x-1≤0(α为常数)所表示的平面
⎪ax-y+1≥0⎩
区域内的面积等于2,则a的值为
A. -5 B. 1 C. 2 D. 3
ax-y+1=0的直线恒过解析解析 如图可得黄色即为满足x-1≤0与x+y-1≥0的可行域,而
(0,1),故看作直线绕点(0,1)旋转,当a=-5时,则可行域不是一个封闭区域,当a=1时,面积是1;a=2时,面积是
3
;当a=3时,面积恰好为2,故选D. 2
⎧x+2y-19≥0,⎪x
练习6. 设二元一次不等式组⎨x-y+8≥0,所表示的平面区域为M,使函数y=a(a>0,a≠1)的图
⎪2x+y-14≤0⎩
象过区域M的a的取值范围是c
(A)[1,3] (B)[2,
] (C)[2,9] (D)[,9]
x+2y≥0⎧⎪
练习7.设z=x+y,其中x、y满足⎨x-y≤0
⎪⎩0≤y≤k
,若z的最大值为6,则z的最小值为
A.-3 B.3
C.2 D.-2
解析 如图所示,作出不等式组所确定的可行域△OAB,目标函数的几何意义是直线x+y-z=0在y轴上的截距,由图可知,当目标函数经过点A
⎧⎪x-y=0,
时,取得最大值,由⎨解得A(k,k),故最大值为z=k+k=2k,由
⎪y=k,⎩
⎧⎪x+2y=0,
题意,得2k=6,故k=3.当目标函数经过点B时,取得最小值,由⎨
⎪y=3,⎩
解得B(-6,3),故最小值为z=-6+3=-3.故选A.
答案 A
练习8.(2012课标文)已知正三角形ABC的顶点A(1,1),B(1,3),顶点C在第一象限,若点(x,y)在△ABC
内部,则z=-x+y的取值范围是 ( )
A.(1-3,2)
B.(0,2)
C.(3-1,2)
D.
3)
【命题意图】本题主要考查简单线性规划解法,是简单题.
作出直线l0:-x+y=0,平移直线l0,
有图像知,直线l:z=-x+过yB点时,zmax=2,过C
【解析】有题设知
时,z
min=1
z=-x+y取值范围为(1-3,2),故选A.
⎧x+y-3≤0⎪⎪
练习9.(2012福建文)若直线y=2x上存在点(x,y)满足约束条件⎨x-2y-3≤0,则实数m的最大值
⎪⎪⎩x≥m
为( ) A.-1
B.1
C.
3
2
D.2
【答案】B
【解析】x+y-3=0与y=2x的交点为(1,2),所以只有m≤1才能符合条件,B正确. 【考点定位】本题主要考查一元二次不等式表示平面区域,考查分析判断能力.逻辑推理能力和求解能力.
⎧x+y-3≤0
⎪⎪x
练习10.(2012福建理)若函数y=2图像上存在点(x,y)满足约束条件⎨x-2y-3≤0,则实数m的
⎪⎪⎩x≥m
最大值为( )
A.
1
2
B.1
x
C.
3 2
D.2
【答案】B
【解析】x+y-3=0与y=2的交点为(1,2),所以只有m≤1才能符合条件,B正确. 【考点定位】本题主要考查一元一次不等式组表示平面区域,考查分析判断能力、逻辑推理能力和求解计算能力
考点四:实际应用与大题
例5(2009四川卷理)某企业生产甲、乙两种产品,已知生产每吨甲产品要用A原料3吨、B原料2吨;生产每吨乙产品要用A原料1吨、B原料3吨。销售每吨甲产品可获得利润5万元,每吨乙产品可获得利润3万元,该企业在一个生产周期内消耗A原料不超过13吨,B原料不超过18吨,那么该企业可获得最大利润是
A. 12万元 B. 20万元 C. 25万元 D. 27万元 解析:设甲、乙种两种产品各需生产x、y吨,可使利润z最大,故本题即
⎧3x+y≤13⎪2x+3y≤18⎪
已知约束条件⎨,求目标函数z=5x+3y的最大值,
⎪x≥0⎪⎩y≥0⎧x=3
可求出最优解为⎨,故zmax=15+12=27,故选择D。
y=4⎩
练习11. (2012四川理)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 ( ) A.1800元 B.2400元 C.2800元 D.3100元 [答案]C
[解析]设公司每天生产甲种产品X桶,乙种产品Y桶,公司共可获得 利润为Z元/天,则由已知,得 Z=300X+400Y
⎧X+2Y≤12⎪2X+Y≤12⎪且⎨
X≥0⎪⎪⎩Y≥0
画可行域如图所示,目标函数Z=300X+400Y可变形为
3zx+ 这是随Z变化的一族平行直线 4400
⎧x=4⎧2x+y=12
解方程组⎨ ∴⎨ 即A(4,4) ∴Zmax=1200+1600=2800
⎩y=4⎩x+2y=12
Y=-
[点评]解决线性规划题目的常规步骤:一列(列出约束条件)、二画(画出可行域)、三作(作目标函数
变形式的平行线)、四求(求出最优解).
练习12.
xkg、ykg、zkg.
(1)试以x,y表示混合食物的成本P;
(2)若混合食物至少需含35000单位维生素C及40000单位维生素D,问x,y,z取什么值时,混合食
物的成本最少?
(本小题主要考查线性规划等知识, 考查数据处理能力、运算求解能力和应用意识)
⎧x+y+z=100,
…………… 2分
⎩P=5x+4y+3z.
由x+y+z=100,得z=100-x-y,代入P=5x+4y+3z,
得P=300+2x+y. …………… 3分
⎧x≥0,y≥0,z≥0,⎪
(1) 解:依题意知x、y、z要满足的条件为⎨300x+500y+300z≥35000, ……… 6分
⎪700x+100y+300z≥40000.⎩⎧x≥0,y≥0,⎪100-x-y≥0,⎪
把z=100-x-y代入方程组得⎨…… 9⎪2x-y≥50,⎪⎩y≥25.
如图可行域(阴影部分)的一个顶点为A(37.5,25).…让目标函数2x+y+300=P在可行域上移动, 由此可知P=300+2x+y在A(37.5,25)(1)解:依题意得⎨
……… 11∴当x=37.5(kg),y=25(kg),z=37.5(kg)时,
【点评】解答线性规划应用题的一般步骤可归纳为:
(1)审题——仔细阅读,明确有哪些限制条件,目标函数是什么? (2)转化——设元.写出约束条件和目标函数;
(3)求解——关键是明确目标函数所表示的直线与可行域边界直线斜率间的关系; (4)作答——就应用题提出的问题作出回答.
体现考纲中要求会从实际问题中抽象出二元线性规划.来年需要注意简单的线性规划求最值问题