最新人教版高中数学必修5第三章《二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题》例题与探究

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典题精讲

?y?x,?例1 (2006天津高考,理3文3)设变量x、y满足约束条件?x?y?2,则目标函数z=2x+y

?y?3x?6,?的最小值为( )

A.2 B.3 C.4 D.9 思路解析:首先根据条件画出不等式组所表示的平面区域,然后画出一组与2x+y=0平行的直线经过平移即可得到对应的最优解.

如图3-5-1,在坐标系中画出可行域△ABC,A(2,0),B(1,1),C(3,3),则当(x,y)为B点时,目标函数z=2x+y的最小值为3.

图3-5-1

答案:B

绿色通道:根据不等式组表示的平面区域画出平面区域,写出目标函数,画出与目标函数平行的一组直线,在可行域内平行移动即可得出目标函数的最大值和最小值.

?x?y?10,?变式训练1 (2006山东高考,文12)已知x和y是正整数,且满足约束条件?x?y?2,则

?2x?7,?z=2x+3y的最小值是( )

A.24 B.14 C.13 D.11.5

思路解析:画出可行域:如图3-5-2所示,易得B点坐标为(6,4),且当直线z=2x+3y过点B时z取最大值,此时z=24.点C的坐标为(3.5,1.5),当直线过点C时z取得最小值,

图3-5-2 但x,y都是整数,最接近的整数解为(4,2), 故所求的最小值为14. 答案:B

?x?0,?y?0,?变式训练2 (2006广东高考,9)在约束条件?下,当3≤x≤5时,目标函数z=3x+2y

?y?x?s,??y?2x?4

的最大值的变化范围是( )

A.[6,15] B.[7,15] C.[6,8] D.[7,8] 思路解析:如图3-5-3所示,由?A(2,0),B(4-s,2s-4),C(0,s),C′(0,4),

?x?y?s?x?4?s,两直线及与坐标轴的交点为???y?2x?4?y?2s?4.

图3-5-3

(1)当3≤s<4时,可行域是四边形OABC,此时,当直线经过B点时取最大值,且7≤z<8.(2)当4≤s≤5时,可行域是△OAC′,此时,zmax=8. 答案:D

例2 画出2x-3<y≤3表示的平面区域,并求出所有的正整数解. 思路分析:首先把不等式转化为一个不等式组?可行域找出整点. 解:由于2x-3<y≤3???2x?3?y,画出对应的平面区域,然后根据

y?3,??2x?3?y,

?y?3.平面区域如图3-5-4所示:

图3-5-4

而其中的正整数解为(1,1)、(1,2)、(1,3)、(2,2)、(2,3)共5组.

黑色陷阱:如果不考虑等号与曲线的虚实很容易画出如图3-5-5所示的平面区域图:

图3-5-5

从而得到正整数解为(1,1)、(1,2)、(1,3)、(2,1)、(2,2)、(2,3)、(3,3)共7组.其错误的主要原因是没有注意到边界y=2x-3是虚线,从而导致后续解答的错误.

变式训练 (2006山东高考,理11)某公司招收男职员x名,女职员y名,x和y需满足约束

?5x?11y??22,?条件?2x?3y?9,则z=10x+10y的最大值是( )

?2x?11,?A.80 B.85 C.90 D.95 思路解析:画出可行域,如图3-5-6所示:

图3-5-6

易得A(5.5,4.5).∵x∈Z,y∈Z,∴当直线z=10x+10y过(5,4)点时,z取得最大值,此时z=90. 答案:C

?x?1,?例3 (2006湖南高考,理12)已知?x?y?1?0,则x2+y2的最小值是________________.

?2x?y?2?0,?思路解析:画出不等式组所表示的可行域,注意式子x2+y2的几何意义:可行域内一点M到坐标原点O的距离的平方,利用数形结合解决相关问题.

?x?1,?由?x?y?1?0,画出可行域如图3-5-7所示,得交点A(1,2),B(3,4),则x2+y2的最小?2x?y?2?0,?值是5.

图3-5-7

答案:5

绿色通道:在解决与线性规划相关的问题时,首先考虑目标函数的几何意义,利用数形结合方法可迅速解决相关问题.应熟练掌握以下式子的几何意义: (1)形如

y?b的式子,表示动点M(x,y)和定点N(a,b)连线的斜率k. x?a22(2)形如(x?a)?(y?b)的式子,表示动点M(x,y)到定点N(a,b)的距离|MN|;而

(x-a)2+(y-b)2表示动点M(x,y)到定点N(a,b)的距离的平方,即|MN|2. (3)形如

|ax?by?c|a?b22的式子,表示动点M(x,y)到直线ax+by+c=0的距离d;而|ax+by+c|

表示a2?b2d.

黑色陷阱:混淆x2+y2的几何意义,把它看成可行域内一点M到坐标原点O的距离.在解决相关问题时,一定先搞清式子的几何意义.

?x?y?2?0,?变式训练1 (2006浙江高考,文9理4)在平面直角坐标系中,不等式组?x?y?2?0,表

?x?2?示的平面区域的面积是( )

A.42 B.4 C.22 D.2 思路解析:如图3-5-8所示,由题知可行域为△ABC,S△ABC=

|4?0|?2=4. 2

图3-5-8

答案:B

?x?y?4,?

变式训练2 (2006北京高考,理13文14)已知点P(x,y)的坐标满足条件?y?x,点O为

?x?1,?

坐标原点,那么|PO|的最小值等于_____________,最大值等于_____________. 思路解析:画出可行域,如图3-5-9所示:

图3-5-9

易得A(2,2),OA=22.

B(1,3),OB=10.C(1,1),OC=2. 所以|OP|的最大值为10,最小值为2.


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