《二元一次不等式(组)与平面区域》典型例题透析_一元一次不等式组例题
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《二元一次不等式(组)与平面区域》典型例题透析
类型一:二元一次不等式(组)表示的平面区域 例1.画出不等式2xy40表示的平面区域。解析:先画直线2xy40(画成虚线).取原点(0,0)代入2xy4得200440, ∴原点不在2xy40表示的平面区域内,不等式2xy40表示的区域如图:
总结升华:
1.画二元一次不等式表示的平面区域常采用“直线定界,特殊点定域”的方法。特殊地,当C0时,常把原点作为此特殊点。
2.虚线表示区域不包括边界直线,实线表示区域包括边界直线
举一反三:
【变式1】画出下列不等式所表示的平面区域(1)4x3y12;
(2)x1 【答案】
(1)(2)
y3x12例2.用平面区域表示不等式组.x2y思路点拨: 不等式组表示的平面区域是各个不等式所表示的平面点集的交集,因而是各个不等式所表示的平面区域的公共部分。
解析:不等式y3x12表示直线y3x12右下方的区域,x2y表示直线x2y右上方的区域,取两区域重叠的部分,如图的阴影部分就表示原不等式组的解集。
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总结升华:不等式组表示的平面区域是各个不等式所表示的平面点集的交集,因而是各个不等式所表示的平面区域的公共部分。
举一反三:
【变式1】画出下列不等式组表示的平面区域。
x3xy22xy32yxx2y3x2y4(1);(2);
(3).3x2y6x0x0y02yx6y0【答案】
(1)(2)(3)
xy30【变式2】画出不等式组xy0表示的平面区域并求其面积。
x3【答案】如图,面积为
81; 4
【变式3】由直线xy20,x2y20和x10围成的三角形区域(如图)用不等式组可表示为。
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x1【答案】x2y20
xy20例3.画出下列不等式表示的平面区域(1)(xy)(xy1)0;(2)xy2x 思路点拨: 将原不等式等价转化为不等式组,然后画图.解析:
(1)原不等式等价转化为xy0xy0或(无解),xy10xy1故点(x,y)在区域xy0内,如图:
xy10
y0y0(2)原不等式等价为xy0或xy0,如图
2xy02xy0
总结升华:把非规范形式等价转化为规范不等式组形式便于求解 举一反三:
0 【变式1】用平面区域表示不等式(xy1)(xy4)【答案】
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【变式2】用平面区域表示不等式
(1)yx1;(2)xy;(3)xy 【答案】
(1)(2)(3)
2xy30例4.求满足不等式组2x3y60的整数解.3x5y150思路点拨:不等式组的实数解集为直线l1: 2xy30,l2:2x3y60,l3:3x5y150所围成的三角形区域内部(不含边界),求出三条直线的交点,求得区域内点横坐标范围,取出x的所有整数值,再代回原不等式组转化为y的一元不等式组得出相应的y的整数值。
解析:设l1: 2xy30,l2:2x3y60,l3:3x5y150,则 由2x3y60153,得A(,),842xy302xy30由,得B(0,3)
3x5y150由2x3y607512,得C(,)
19193x5y15075)内,取x1,2,3,19于是看出区域内点的横坐标在(0,数学备课大师 www.eywedu.net 今日用大师 明日做大师!数学备课大师 www.eywedu.net 目录式免费主题备课平台!
y1124y1,得y=-2,当x1时,代入原不等式组有y,即5312y5∴区域内有整点(1,2)。
同理可求得另外三个整点(2,0)、(2,1)、(3,1).总结升华:求不等式的整数解即求区域内的整点是教学中的难点,它为线性规划中求最优整数解作铺垫。常有两种处理方法,一种是通过打出网络求整点;另一种是本题解答中所采用的,先确定区域内点的横坐标的范围,确定x的所有整数值,再代回原不等式组,得出y的一元一次不等式组,再确定y的所有整数值,即先固定x,再用x制约y。
举一反三:
3x2y20,【变式】求不等式组x4y40,的整数解。
2xy60
【答案】如图所示,作直线l1:3x2y20,l2:x4y40,l3:2xy60,在直角坐标平面内画出满足不等式组的区域,此三角形区域内的整点(2,1),(1,0),(2,0),(1,-1),(2,-1),(3,-1)即为原不等式组的整数解。
类型二:图解法解决简单的线性规划问题.yx例5.已知x、y满足约束条件xy1,求下列各式的最大值和最小值.y1(1)z2xy;(2)zxy.数学备课大师 www.eywedu.net 今日用大师 明日做大师!数学备课大师 www.eywedu.net 目录式免费主题备课平台!
解析:
(1)不等式组表示的平面区域如图所示:
求出交点A(2,1),C(1,1),B(0.5,0.5),作过点(0,0)的直线l0:2xy0,平移直线l0,得到一组与l0平行的直线l:z2xy,zR.可知,在经过不等式组所表示的公共区域内的点且平行于l的直线中,当l经过点A(2,1)时的直线l所对应的z最大,所以zmax2213; 当l经过点C(1,1)时的直线l所对应的z最小,所以zmin2(1)13.(2)不等式组表示的平面区域如图所示:
作过点(0,0)的直线l0:xy0,平移直线l0,得到一组与l0平行的直线l:zxy,zR.可知,在经过不等式组所表示的公共区域内的点且平行于l的直线中,当l经过线段AB上的所有点时的直线l所对应的z最大,所以zmax211; 当l经过点C(1,1)时的直线l所对应的z最小,所以zmin(1)12.总结升华:
1.本题的切入点是赋予“z”恰当的几何意义:纵截距或横截距; 2.线性目标函数的最大值、最小值一般在可行域的顶点处取得;
3.线性目标函数的最大值、最小值也可能在可行域的边界上取得,即满足条件的最优解有无数多个,此时目标函数的图象一定与区域中的一条边界直线平行.
举一反三:
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【变式1】求z3x5y的最大值和最小值,使式中的x、y满足约束条件5x3y15.yx1x5y3【答案】不等式组所表示的平面区域如图所示:
从图示可知,直线z3x5y在经过不等式组所表示的公共区域内的点时,以经过点B(2,1)的直线所对应的z最小,以经过点A(,)的直线所对应的z最大.所以zmin3(2)5(1)11,352235zmax3517.22xy2【变式2】求zxy的最大值、最小值,使x、y满足条件x0
y0【答案】zmin0,zmax2
例6.某企业生产A、B两种产品,生产每一吨产品所需的劳动力和煤、电耗如下表:
产品品种 劳动力(个)煤(吨)电(千瓦)9 4 A产品4 5 B产品
已知生产每吨A产品的利润是7万元,生产每吨B产品的利润是12万元,现因条件限制,该企业仅有劳动力300个,煤360吨,并且供电局只能供电200千瓦,试问该企业生产A、B两种产品各多少吨,才能获得最大利润?
思路点拨:本题中条件较多,应分门列类列出约束条件后,再运用图解法进行求解。解析:设生产A、B两种产品各x、y吨,利润为z万元
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3x10y3009x4y360则,目标函数z7x12y 4x5y200x0,y0作出可行域,如图所示,作出在一组平行直线7x+12y=t(t为参数)中经过可行域内的点和原点距离最远的直线,此直线经过点M(20,24)
故z的最优解为(20,24),z的最大值为7×20+12×24=428(万元)。
总结升华:简单线性规划问题就是求线性目标函数在线性约束条件下的最优解,无论此类题目是以什么实际问题提出,其求解的格式与步骤是不变的:
(1)寻找线性约束条件,线性目标函数;
(2)由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域;(3)在可行域内求目标函数的最优解
举一反三:
【变式1】家具公司制作木质的书桌和椅子,需要木工和漆工两道工序,已知木工平均四个小时做一把椅子,八个小时做一张书桌,该公司每星期木工最多有8000个工作时;漆工平均两小时漆一把椅子、一小时漆一张书桌,该公司每星期漆工最多有1300个工作时,又已知制作一把椅子和一张书桌的利润分别是15元和20元,试根据以上条件,问怎样安排生产能获得最大利润?
4x8y8000【答案】设制作x把椅子,y张桌子约束条件:2xy1300,xN,yN目标函数:z=15x+20y.如图:目标函数经过A点时,z取得最大值
4x8y8000x200
即A(200, 900)2xy1300y900数学备课大师 www.eywedu.net 今日用大师 明日做大师!数学备课大师 www.eywedu.net 目录式免费主题备课平台!
∴ 当x=200, y=900时,zmax=15×200+20×900=21000(元)答:安排生产200把椅子,900张桌子时,利润最大为21000元。
【变式2】某厂生产甲、乙两种产品,生产甲种产品每件要消耗煤9吨,电力4千瓦,使用劳动力3个,获利7000元:生产乙种产品每件要消耗煤4吨,电力5千瓦,使用劳动力10个,获利12000元。有一个生产日,这个厂可动用的煤是360吨,电力是200千瓦,劳动力是300个,问应该如何安排甲、乙两种产品的生产,才能使工厂在当日的获利最大,并问该厂当日的最大获利是多少? 【答案】设生产甲产品x件,乙产品y件
9x4y3604x5y200约束条件:,3x10y300xN,yN目标函数:z=7000x+12000y 如图:目标函数经过A点时,z取得最大值
4x5y200x20,即A(20,24)3x10y300y24∴ 当x=20, y=24时,zmax=7000×20+12000×24=428000(元)。
答:安排甲产品20件,乙产品24件时,利润最大为428000元。【变式3】某运输公司有7辆载重量为6 t的A型卡车与4辆载重量为10 t的B型卡车,9名驾驶员,在建筑某段高速公路中,此公司承担了每天至少搬运360 t沥青的任务,已知每辆卡车每天往返的次数为A型卡车8次,B型卡车6次,每辆卡车每天往返的成本费为A型卡车160元,B型卡车252元,每天派出A型车与B型车各多少辆,才能使公司所花的成本费最低?
【答案】设派出A型车x辆,B型车y辆,所花成本费为z=160x+252y,且x、y满足给条件如:
xy9xy96x810y63604x5y30,即0x7且xN0x7且xN
0y4且yN0y4且yN如图所示,作出不等式表示的区域,数学备课大师 www.eywedu.net 今日用大师 明日做大师!数学备课大师 www.eywedu.net 目录式免费主题备课平台!
作直线l:160x252y0,即y作直线l的平行线l':y40x,6340xb 63当直线l'经过可行域内A点时,l'纵截距最小,2可得A点坐标为(7,)。
540zzx∵z=160x+252y,∴y,式中代表该直线的纵截距b,63252252而直线l'的纵截距b取最小值时,z也取得最小值,22即l'过A(7,)时,zmin160x252y16072521220.8,552但此时yN,5∴z=1220.8到不到,即它不是可行解,调整x、y的值,当x=5,y=2时,点A'(5,2)在直线4x+5y=30上,且在可行域内符合x、y要求。∴派5辆A型车,2辆B型车时,成本费用最低,即zmin=160×5+2×252=1304(元)
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