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1、线性规划专题一、知识点1.目标函数:P=2x+y是一个含有两个变量x和y的函数,称为目标函数.2.可行域:约束条件所表示的平面区域称为可行域.3.整点:坐标为整数的点叫做整点.4.线性规划问题:求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,通常称为线性规划问题.只含有两个变量的简单线性规划问题可用图解法来解决.5.整数线性规划:要求量取整数的线性规划称为整数线性规划.二、疑难知识导析1.对于不含边界的区域,要将边界画成虚线.2.确定二元一次不等式所表示的平面区域有多种方法,常用的一种方法是“选点法”:任选一个不在直线上的点,检验
2、它的坐标是否满足所给的不等式,若适合,则该点所在的一侧即为不等式所表示的平面区域;否则,直线的另一侧为所求的平面区域.若直线不过原点,通常选择原点代入检验.3.平移直线y=-kx+P时,直线必须经过可行域.4.对于有实际背景的线性规划问题,可行域通常是位于第一象限内的一个凸多边形区域,此时变动直线的最佳位置一般通过这个凸多边形的顶点.5.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
3、行域;(3)在可行域内求目标函数的最优解.三、积储知识(一)1.点P(x0,y0)在直线Ax+By+C=0上,则点P坐标适合方程,即Ax0+By0+C=02.点P(x0,y0)在直线Ax+By+C=0上方(左上或右上),则当B>0时,Ax0+By0+C>0;当B<0时,Ax0+By0+C<03.点P(x0,y0)在直线Ax+By+C=0下方(左下或右下),当B>0时,Ax0+By0+C<0;当B<0时,Ax0+By0+C>0注意:(1)在直线Ax+By+C=0同一侧的所有点,把它的坐标(x,y)代入Ax+By+C,所得实数的符号都相同;
4、(2)在直线Ax+By+C=0的两侧的两点,把它的坐标代入Ax+By+C,所得到实数的符号相反,10即:1.点P(x1,y1)和点Q(x2,y2)在直线Ax+By+C=0的同侧,则有(Ax1+By1+C)(Ax2+By2+C)>02.点P(x1,y1)和点Q(x2,y2)在直线Ax+By+C=0的两侧,则有(Ax1+By1+C)(Ax2+By2+C)<0(二)二元一次不等式表示平面区域①二元一次不等式Ax+By+C>0(或<0)在平面直角坐标系中表示直线Ax+By+C=0某一侧所有点组成的平面区域.不包括边界;②二元一次不等式Ax+By
5、+C≥0(或≤0)在平面直角坐标系中表示直线Ax+By+C=0某一侧所有点组成的平面区域且包括边界;注意:作图时,不包括边界画成虚线;包括边界画成实线.(三)判断二元一次不等式表示哪一侧平面区域的方法:方法一:取特殊点检验;“直线定界、特殊点定域原因:由于对在直线Ax+By+C=0的同一侧的所有点(x,y),把它的坐标(x,y)代入Ax+By+C,所得到的实数的符号都相同,所以只需在此直线的某一侧取一个特殊点(x0,y0),从Ax0+By0+C的正负即可判断Ax+By+C>0表示直线哪一侧的平面区域.特殊地,当C≠0时,常把原点作为特殊
6、点,当C=0时,可用(0,1)或(1,0)当特殊点,若点坐标代入适合不等式则此点所在的区域为需画的区域,否则是另一侧区域为需画区域。方法二:利用规律:1.Ax+By+C>0,当B>0时表示直线Ax+By+C=0上方(左上或右上),当B<0时表示直线Ax+By+C=0下方(左下或右下);2.Ax+By+C<0,当B>0时表示直线Ax+By+C=0下方(左下或右下)当B<0时表示直线Ax+By+C=0上方(左上或右上)。四、线性规划的有关概念①线性约束条件:②线性目标函数:③线性规划问题:④可行解、可行域和最优解:【经典例题】(一)建构数学
7、1.问题:在约束条件下,如何求目标函数的最大值?首先,做出约束条件所表示的平面区域,这一区域称为可行域,如图(1)所示.其次,将目标函数10变形为的形式,它表示一条直线,斜率为,且在轴上的截距为.平移直线,当它经过两直线与的交点时,直线在轴上的截距最大,如图(2)所示.因此,当时,目标函数取得最大值,即当甲、乙两种产品分别生产和时,可获得最大利润万元.这类求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值问题,通常称为线性规划问题.其中使目标函数取得最大值,它叫做这个问题的最优解.对于只含有两个变量的简单线性规划问题可用图解法来解决.说明:
8、平移直线时,要始终保持直线经过可行域(即直线与可行域有公共点).(二)数学运用例1.设,式中变量满足条件,求的最大值和最小值.解:由题意,变量所满足的每个不等式都表示一个平面区域,不等式组则表示这些平面区域