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中学数学建模方法:线性规划核心知识点

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:一、平面区域1.二元一次不等式表示平面区域在平面直角坐标系中,平面内所有的点被直线Ax+By+C=0分成三类:(1)满足Ax+By+C=0的点;(2)满足Ax+By+C>0的点;(3)满足Ax+By+C<0的点.2.二元一次不等式表示平面区域的判断方法直线l:Ax+By+C=0把坐标平面内不在直线l上的点分为两部分:当点在直线l的同一侧时,点的坐标使式子Ax+By+C的值具有相同的符号;当点在直线

中学数学建模方法:线性规划核心知识点

一、平面区域

1.二元一次不等式表示平面区域

在平面直角坐标系中,平面内所有的点被直线Ax+By+C=0分成三类:

(1)满足Ax+By+C=0的点;

(2)满足Ax+By+C>0的点;

(3)满足Ax+By+C<0的点.

2.二元一次不等式表示平面区域的判断方法

直线l:Ax+By+C=0把坐标平面内不在直线l上的点分为两部分:当点在直线l的同一侧时,点的坐标使式子Ax+By+C的值具有相同的符号;当点在直线l的两侧时,点的坐标使式子Ax+By+C的值具有相反的符号.

例1 在直角坐标系xOy中,已知△AOB的三边所在直线的方程分别为x=0,y=0,2x+3y=30,则△AOB内部和边上整点(即坐标均为整数的点)的总数为(  ).

A.95  B.91  C.88  D.75

答案 B

图3.2.1 例1的图

解析 如图3.2.1所示,由2x+3y=30知:

y=0时,0≤x≤15,有16个;

y=1时,0≤x≤13;y=2时,0≤x≤12;

y=3时,0≤x≤10;y=4时,0≤x≤9;

y=5时,0≤x≤7;y=6时,0≤x≤6;

y=7时,0≤x≤4;y=8时,0≤x≤3;

y=9时,0≤x≤1,y=10时,x=0.

所以,共有16+14+13+11+10+8+7+5+4+2+1=91个.

二、简单的线性规划

1.线性规划中的基本概念(见表3.2.1)

表3.2.1 线性规划的基本概念

2.求解线性规划的基本步骤

第一步:在直角坐标系中作出可行域;

第二步:通过观察目标函数对应直线系的纵截距,在可行域中找到最优解对应的点;

第三步:解出最优解,从而求出目标函数的最值.

例2 (1)若变量x,y满足约束条件,则z=2x-y的最大值为(  ).

A.-1  B.0  C.3  D.4

答案 C

解析 作出可行域如图3.2.2(a)阴影部分所示,作直线l0:2x-y=0,平移l0,当平移到经过点A(2,1)时,zmax=3.

图3.2.2 例2的图(www.xing528.com)

(2)已知x,y满足不等式组,目标函数z=ax+y只在点(1,1)处取最小值,则有(  ).

A.a>1  B.a>-1  C.a<1  D.a<-1

答案 D

解析 作出可行域如图3.2.2(b)阴影部分所示.

由z=ax+y,得y=-ax+z.

z只在点(1,1)处取得最小值,则斜率-a>1.

故a<-1,故选D.

3.简单线性规划的实际应用

第一步:先设相关变量,找出目标函数与约束条件;

第二步:作出可行域,寻找最优解(结合实际情况);

第三步:回答实际问题.

例3 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

答案 D

解析 设生产甲、乙两种产品分别为x吨,y吨,

由题意得

获利润ω=5x+3y,画出可行域如图3.2.3所示.

图3.2.3 例3的图

,解得A(3,4).

因为

所以当直线5x+3y=ω经过A点时,ωmax=27.

例4某运输公司有12名驾驶员和19名工人,有8辆载重量为10吨的甲型卡车和7辆载重量为6吨的乙型卡车,某天需送往A地至少72吨的货物,派用的每辆车需载满且只运送一次,派用的每辆甲型卡车需配2名工人,运送一次可得利润450元;派用的每辆乙型卡车需配1名工人;运送一次可得利润350元,该公司合理计划当天派用甲、乙卡车的车辆数,可得最大利润z=(  ).

A.4650元  B.4700元  C.4900元  D.5000元

答案 C

解析 设该公司派甲型卡车x辆,乙型卡车y辆,

由题意得

利润z=450x+350y,可行域如图3.2.4所示.

图3.2.4 例4的图

,得A(7,5).

当直线350y+450x=z过A(7,5)时z取最大值,

所以zmax=450×7+350×5=4900(元).故选C.

反思:约束条件为不等关系,目标函数为等量关系,且z为所求.因此,要先找目标函数,再确定约束条件.

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