专题:简单的线性规划[答案版]

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


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