高二人教A版必修5系列教案:3.3二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题1

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二元一次不等式组与简单的线性规划问题 【知识网络】 1、二元一次不等式组以及可化成二元一次不等式组的不等式的解法; 2、作二元一次不等式组表示的平面区域,会求最值; 3、线性规划的实际问题和其中的整点问题。 【典型例题】

例1:(1)已知点P(x0,y0)和点A(1,2)在直线0823:yxl的异侧,则( )

A.02300yx B.0023yx0 C.82300yx D.82300yx 答案: D。解析:将(1,2)代入l得小于0,则003280xy。 (2)满足2yx的整点的点(x,y)的个数是 ( ) A.5 B.8 C.12 D.13 答案:D。解析:作出图形找整点即可。 (3)不等式(x-2y+1)(x+y-3)≤0表示的平面区域是 ( )

答案:C。解析:原不等式等价于0301203012yxyxyxyx或 两不等式表示的平面区域合并起来即是原不等式表示的平面区域. (4)设实数x, y满足20240230xyxyy,则yx的最大值为 .

答案: 32。解析:过点3(1,)2时,yx有最大值32。 (5)已知1224abab,求42tab的取值范围 . 答案: ]10,5[。解析:过点31(,)22时有最小值5,过点(3,1)时有最大值10。 例2:试求由不等式y≤2及|x|≤y≤|x|+1所表示的平面区域的面积大小. 答案: 解:原不等式组可化为如下两个不等式组:

①210yxyxyx或 ②210yxyxyx 上述两个不等式组所表示的平面区域为如图所示的阴影部分. 它所围成的面积S=21×4×2-21×2×1=3. 例3:已知函数f(x)和g(x)的图象关于原点对称,且f(x)=x2+2x. (Ⅰ)求函数g(x)的解析式; (Ⅱ)若h(x)=g(x)-f(x)+1在[-1,1]上是增函数,求实数的取值范围。

答案: (Ⅰ)设函数yfx的图象上任意一点00,Qxy关于原点的对称点为,Pxy,则

00

00

0,,2.0,2xxxxyyyy





∵点00,Qxy在函数yfx的图象上 ∴22222,2yxxyxxgxxx,即 故 (Ⅱ)21211hxxx ①1411,1hxx当时,在上是增函数,1 ②11.1x当时,对称轴的方程为 ⅰ)111,1.1当时,解得 ⅱ)111,10.1当时,解得 0.综上, 例4:要将两种大小不同的钢板截成A、B、C三种规格,每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下表所示:

今需要A、B、C三种规格的成品分别为15、18、27块,问各截这两种钢板多少张可得所需三种规格成品,且使所用钢板张数量少? 答案::设需截第一种钢板x张,第二种钢板y张,则 



00273182152yxyxyxyx

且x,y都是整数.

求目标函数z=x+y取得最小值时的x,y的值. 如图,当x=3,y=9或x=4,y=8时,z取得最小值. ∴需截第一种钢板3张,第二种钢板9张或第一种钢 板4张,第二种钢板8张时,可得所需三种规格成品,且使所用钢板张数最少. 【课内练习】

1.双曲线224xy的两条渐近线及过(3,0)且平行其渐近线的一条直线与x=3围成一个三角形区域,表示该区域的不等式组是 ( )

A、003003xyxyxyx B、003003xyxyxyx C、003003xyxyxyx D、003003xyxyxyx

答案:A。解析:双曲线224xy的两条渐近线方程为yx,过(3,0)且平行于yx的直线是3yx和3yx,∴围成的区域为A。 2.给出平面区域如下图所示,其中A(5,3),B(1,1),C(1,5),若使目标函数z=ax+y(a>0)取得最大值的最优解有无穷多个,则a的值是( )

A.32 B.21 C.2 D.23

答案:B。解析:11,22ACka, 即12a。 3.设集合{(,)|,,1•Axyxyxy是三角形的三边长},则A所表示的平面区域 (不含边界的阴影部分)是 ( )

答案:A。解析:12111,2112xyxyxyxyxyxyxxyy,故选A 4.某实验室需购某种化工原料106千克,现在市场上该原料有两种包装,一种是每袋 A(3,1)B

(7,9)C

35千克,价格为140元;另一种是每袋24千克,价格为120元.在满足需要的条件下,最少要花费 元.

答案: 500。解析:设需第一种原料x袋,第二种原料y袋,3524106,xyxyN,令140120zxy,

∴过(1,3)时min500z元。 5.已知2040250xyxyxy, 求|24|zxy的最大值为 。 答案:21。解析:可行域如图,当3,1xy时,min(24)1xy,于是可知可行域内各点均在直

线240xy的上方,故240xy,化简得24zxy并平行移动,当过C(7,9)时,max21z。 6.要将两种大小不同的钢板截成A、B、C三种规格,每张钢板可同时截得三种规格小 钢板的块数如下表所示: 类 型 A规格 B规格 C规格 第一种钢板 1 2 1 第二种钢板 1 1 3 每张钢板的面积,第一种为21m,第二种为22m,今需要A、B、C三种规格的成品各12、 15、27块,问各截这两种钢板多少张,可得所需三种规格成品,且使所用钢板面积最小?

答案:解:设需截第一种钢板x张,第二种钢板y张,所用钢板面积为2zm,

则有0,0,273,152,12yxyxyxyx 作出可行域(如图) 目标函数为yxz2

作出一组平行直线tyx2(t为参数).由12,273yxyx得),215,29(A由于点)215,29(A不是可行域内的整数点,而在可行域内的整数点中,点(4,8)和点(6,7)使z最小,且20726824minz. 答:应截第一种钢板4张,第二种钢板8张,或第一种钢板6张,第二种钢板7张,得所需三种规格的钢板,且使所用的钢板的面积最小.

7.已知3≤x≤6,31x≤y≤2x,求x+y的最大值和最小值. 答案:原不等式组等价于363020xxxyxy 作出其围成的区域如图所示, 将直线x+y=0向右上方平行移动, 当其经过点(3,1)时取最小值,当其经过(6,12)时取最大值. ∴(x+y) min=3+1=4, (x+y)max=6+12=18. 即x+y的最大值和最小值分别是18和4. 8.一家饮料厂生产甲、乙两种果汁饮料,甲种饮料的主要配方是每3份李子汁加一份苹果汁,乙种饮料的配方是李子汁和苹果汁各一半.该厂每天能获得的原料是2000L李子汁和1000L苹果汁,又厂方的利润是生产1L甲种饮料得3元,生产1L乙种饮料得4元.那么厂方每天生产甲、乙两种饮料各多少,才能获利最大? 答案:(1)列表 李子汁 苹果汁 获得利润 分配方案 甲 3/4 1/4 3元 x

乙 1/2 1/2 4元 y 受限条件 2000L 1000L (2)线性约束条件 312000421110004200xyxyxy







(3)作出可行域:图略。 (4)构建目标函数34zxy,即3144yxz

(5)求出满足条件的最大值:2000,1000xy时,z取到最大值10000 9.预算用2000元购买单价为50元的桌子和20元的椅子,希望使桌椅的总数尽可能的多,但椅子数不少于桌子数,且不多于桌子数的1.5倍,问桌、椅各买多少才行? 答案::设桌、椅分别买x,y张,则





0,05.120002050yxxyxyyx

且x,y∈N*

由xyyx20002050解得72007200yx ∴点A的坐标为(7200,7200). 3 -y x O

由xyyx5.120002050解得27525yx ∴点B的坐标为(25,275). 所以,满足约束条件的可行域是图中的阴影部分. 由图形直观可知,目标函数z=x+y在可行域内的最优解为(25,275),但x,y∈N*,故y取37. ∴买桌子25,椅子37是满足题设的最好选择.

【作业本】 A组 1.如图所示的平面区域(阴影部分),用不等式表示为 ( ) A、330xy B、330xy C、330yx D、330yx 答案:C。解析:用(0,0)代入验证。 2.设点(,)Pxy,其中,xyN,满足3xy的点P的个数为 ( ) A、10个 B、9个 C、3 个 D、无数个 答案:A。解析:x,y可取0,1,2,3且满足条件即可。

3.不等式组31yyxxy,表示的区域为D,点P1(0,-2),P2(0,0),则 ( )

A.DPDP21且 B.DPDP21且 C.DPDP21且 D.DPDP21且 答案:C。解析:代入检验。

4.设,xy满足5,3212,03,04.xyxyxy则使得目标函数65zxy的值最大的点(,)xy是 .

答案: (2,3)。解析:作出可行域即可发现。 5.某厂拟用集装箱托运甲、乙两种货物,集装箱的体积、重量、可获利润和托运能力 限制数据列在下表中,那么为了获得最大利润,甲、乙两种货物应各托运的箱数为

货物 体积(每箱) 重量(每箱) 利润(每箱) 甲 5 2 20 乙 4 5 10 托运限制 24 13

答案:4 ,1。解析:设甲、乙各托运的箱数为x,y,则54242513xyxy,∴2010zxy,当过(4,1)时有最大值。 6.试求由不等式|x|+|y|≤1所表示的平面区域的面积大小.