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线性规划的有关概念及图解法.pdf


文档分类:高等教育 | 页数:约17页 举报非法文档有奖
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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..、目标函数、可行解、可行域、,+2y≤8,??4x≤16,?引例已知x,y满足条件4y≤12,①?x≥0,?y≥,求2x+3y②,,不等式组①是一组对变量x,y的约束条件,这组约束条件都是关于x,y的一次不等式,,②是要研究的目标,,y的一次解析式,,在线性约束条件下求线性目标函数的最大值或最小值问题,、可行域和最优解满足线性约束条件的解(x,y),,阴影部分叫可行域,阴影区域中的每一个点对应的坐标都是一个可行解,其中能使②式取最大值的可行解称为最优解.:...(√),最优解只有一个.(×)+By+C>0表示的平面区域一定在直线Ax+By+C=0的上方.(×)类型一最优解问题命题角度1问题存在唯一最优解x+2y≤8,??4x≤16,?例1已知x,y满足约束条件4y≤12,?x≥0,?y≥0,该不等式组所表示的平面区域如图阴影部分所示,求2x+(x,y),z=2x+3y,2z则y=-x+,332z这是斜率为-,在y轴上的截距为的直线,,2zz当直线y=-x+经过直线x=4与直线x+2y-8=0的交点M(4,2)时,截距的值最大,333此时2x+3y=,基本步骤(1)确定线性约束条件,线性目标函数;:..(2)作图——画出可行域;(3)平移——平移目标函数对应的直线z=ax+by,看它经过哪个点(或哪些点)时最先接触可行域或最后离开可行域,确定最优解所对应的点的位置;(4)求值——解有关的方程组求出最优解的坐标,再代入目标函数,≤x+y≤5,-1≤x-y≤3,求2x-??1≤x+y≤5,解作出二元一次不等式组?所表示的平面区域(如图阴影部分所示)即为可行????-1≤x-y≤=2x-3y,变形得y=x-z,332则得到斜率为,-z是直线在y轴上的截距,3当直线截距最大时,z的值最小,由图可知,当直线z=2x-3y经过可行域上的点A时,截距最大,即z最小.??x-y=-1,解方程组?得A点坐标为(2,3),????x+y=5,∴z=2x-3y=2×2-3×3=-=2x-3y经过可行域上的点B时,截距最小,即z最大.:..??x-y=3,解方程组?得B点坐标为(2,-1).????x+y=1,∴z=2x-3y=2×2-3×(-1)=∴-5≤2x-3y≤7,即2x-3y的取值范围是[-5,7].命题角度2问题的最优解有多个?x-y≥0,?例2已知x,y满足约束条件?x+y≤2,若目标函数z=ax+y的最大值有无数个最优解,??y≥0,(阴影部分),由z=ax+y,得y=-ax+=0时,最优解只有一个,过A(1,1)时取得最大值;当a>0,y=-ax+z与x+y=2重合时,最优解有无数个,此时a=1;当a<0,y=-ax+z与x-y=0重合时,最优解有无数个,此时a=-,a=1或a=-,如果目标函数与平面区域的一段边界(实线)重合,(如图阴影部分所示),若使目标函数z=ax+y取最大值的最优解有无穷多个,则a等于():..考点线性规划中的参数问题题点无数个最优解问题答案B5-2解析由题意知,当直线y=-ax+z与直线AC重合时,最优解有无穷多个,则-a==1-633-,即a=,,***,,,,,花费28元;,,,,同时使花费最低,需要同时食用食物A和食物B各多少kg?将已知数据列成下表:食物/kg碳水化合物/kg蛋白质/kg脂肪/,ykg食物B,总成本为z,?+≥,?7x+7y≥5,??+≥,7x+14y≥6,??+≥,即14x+7y≥6,??x≥0,x≥0,??y≥0,y≥=28x+,如图阴影部分所示,:..4z把目标函数z=28x+21y变形为y=-x+,3214它表示斜率为-,且随z变化的一族平行直线,3z是直线在y轴上的截距,当截距最小时,,当直线z=28x+21y经过可行域上的点M时,截距最小,即z最小.??7x+7y=5,?14?解方程组?得M点的坐标为,.?77?????14x+7y=6,1所以为了满足营养专家指出的日常饮食要求,同时使花费最低,需要同时食用食物Akg,(1)目标函数z=ax+by(b≠0)在y轴上的截距是关于z的正比例函数,>0时,截距越大,z就越大;当b<0时,截距越小,(2)求解的最优解,、乙两种货物,集装箱的体积、重量、可获利润和托运能力等限制数据列在下表中,那么为了获得最大利润,甲、(m3/箱)(50kg/箱)(百元/箱)甲5220乙4510托运限制2413考点生活实际中的线性规划问题:..题点线性规划在实际问题中的应用答案4,1解析设甲、乙两种货物应各托运的箱数为x,y,则?5x+4y≤24,?2x+5y≤13,?x≥0,x∈N,??y≥0,y∈=20x+10y,画出可行域如图阴影部分所示.??2x+5y=13,由?得A(4,1).????5x+4y=24,易知当直线z=20x+10y平移经过点A时,z取得最大值,即甲、乙两种货物应各托运的箱数分别为4和1时,可获得最大利润.?y≤2x,?,y满足约束条件?x+y≤1,则x+2y的最大值是()??y≥-1,555A.-(含边界)=x+2y,即y=-x+z,平行移动直线y=-x+z,当直22221z?12?55线y=-x+过点B,时,z取最大值,所以(x+2y)=.22?33?3max3x+y≥3,??,y满足约束条件?x-y≥-1,则目标函数z=2x+3y的最小值为()??2x-y≤3,:..题点求线性目标函数的最值答案B解析作出可行域如图阴影部分(含边界),z=2x+3y经过点A(2,1)时,z有最小值,(阴影部分且包括边界),目标函数z=x+ay取得最小值的最优解有无数个,则a的值为()A.-.--11解析-==,∴a=--13?x+2y≥2,?,y满足约束条件?2x+y≤4,则目标函数z=3x-y的取值范围是()??4x-y≥-1,?3??3?A.-,6B.-,-1?2??2??3?C.[-1,6]D.-6,?2?考点线性目标最优解题点求目标函数的取值范围答案A解析作出不等式表示的平面区域,如图阴影部分(含边界)所示,由z=3x-y,可得y=3x-z,则-z为直线y=3x-z在y轴上的截距,截距越大,z越小,结合图形可知,当直线y=3x-z平移到B时,z最?1?33小,平移到C时,z最大,可得B,3,z=-,C(2,0),z=6,∴-≤z≤6.?2?min2max2:..,若使目标函数z=ax+y(a>0)取得最大值的最优解有无穷多个,=ax+y变形,得y=-ax+,∵k=-,∴-a=-,即a=.(1)寻找线性约束条件,线性目标函数;(2)作图——画出约束条件(不等式组)所确定的平面区域和目标函数所表示的平行直线系中的任意一条直线l;(3)平移——将直线l平行移动,以确定最优解所对应的点的位置;(4)求值——解有关的方程组求出最优解的坐标,再代入目标函数,,注意标出相应的直线方程,还要给可行域的各顶点标上字母,平移直线时,要注意线性目标函数的斜率与可行域中边界直线的斜率进行比较,,首先考虑目标函数的几何意义,、(x,y)位于曲线y=|x|与y=2所围成的封闭区域内,则2x-y的最小值为():..A.-6B.-,曲线y=|x|与y=2所围成的封闭区域如图中阴影部分(含边界)所示,令z=2x-y,则y=2x-z,作直线y=2x,在封闭区域内平行移动直线y=2x,当经过点A(-2,2)时,z取得最小值,此时z=2×(-2)-2=-+3y-3≥0,??,y满足约束条件?2x-y-3≤0,则x+y的最大值为()??x-y+1≥0,(含边界)所示,令z=x+y,则y=-x+=-x+z过点A时,z最大.??2x-y-3=0,由?????x-y+1=0,得A(4,5),∴z=4+5=?3x+y-6≥0,?,y满足约束条件?x-y-2≤0,则目标函数z=y-2x的最小值为()??y-3≤0,A.-7B.-(含边界)所示,:..令z=0,得直线l:y-2x=0,平移直线l知,00当直线l过D点时,??y=3,由?得D(5,3).????x-y-2=0,∴z=3-2×5=-7,?x-y+2≥0,?,y满足约束条件?x-5y+10≤0,则目标函数z=3x-4y的最大值和最小值分??x+y-8≤0,别为(),-11B.-3,-,-,3考点线性目标最优解题点求线性目标函数的最值答案A解析作出可行域如图阴影部分(含边界)所示,由图可知z=3x-4y经过点A时,z有最小值,经过点B时,(3,5),B(5,3).∴z=3×5-4×3=3,z=3×3-4×5=-?x≥1,?>0,x,y满足约束条件?x+y≤3,若z=2x+y的最小值为1,则a等于()??y≥a?x-3?,:..解析作出不等式组表示的可行域,如图阴影部分(含边界)=2x+y过交点B时,z取最小值,???x=1,?x=1,由?得?????y=a?x-3?,????y=-2a,1∴z=2-2a=1,解得a=,?x≥1,??x-y+1≥0,若z=ax+y的最小值是2,则a的值为()??2x-y-2≤0,,如图中阴影部分所示,又z=ax+y的最小值为2,若a>-2,则(1,0)为最优解,解得a=2;若a≤-2,则(3,4)为最2优解,解得a=-,舍去,故a=≤x≤2,??y≤2,(x,y)为D上?x≤2y→→的动点,点A的坐标为(2,1),则z=OM·OA的最大值为():..考点线性目标最优解题点求线性目标函数的最值答案B解析由线性约束条件?0≤x≤2,??y≤2,??x≤2y,画出可行域如图阴影部分(含边界)所示,→→目标函数z=OM·OA=2x+y,将其化为y=-2x+z,结合图形可知,当目标函数的图象过点(2,2)时,z最大,将点(2,2)代入z=2x+y,(2,5),B(4,1).若点P(x,y)在线段AB上,则2x-y的最大值为()A.-,如图所示,作直线2x-y=0并将其向下平移至直线过点B(4,1)时,2x-y取最大值,为2×4-1=、-1≤x+y≤4且2≤x-y≤3,则z=2x-3y的取值范围是________.(答案用区间表示)考点线性目标最优解题点求线性目标函数的最值答案[3,8]解析作出不等式组?-1≤x+y≤4,??表示的可行域,如图中阴影部分(含边界)所示.????2≤x-y≤3:..在可行域内平移直线2x-3y=0,当直线经过x-y=2与x+y=4的交点A(3,1)时,目标函数有最小值,z=2×3-3×1=3;min当直线经过x+y=-1与x-y=3的交点B(1,-2)时,目标函数有最大值,z=2×1+3×2=∈[3,8].?x+3y≥12,??x+y≤10,下,z=2x-y的最小值是________.??3x+y≥12考点线性目标最优解题点求线性目标函数的最值答案-7?x+3y≥12,??x+y≤10,下的可行域,????3x+y≥12三条直线中x+3y=12与3x+y=12交于点A(3,3),x+y=10与x+3y=12交于点B(9,1),x+y=10与3x+y=12交于点C(1,9),作一族与直线2x-y=0平行的直线l:2x-y==2x-z,然后平行移动直线l,直线l在y轴上的截距为-z,当l经过点C时,-z取最大值,此时z最小,即z=2×1-9=-、乙两种设备生产A,B两类产品,甲种设备每天能生产A类产品5件和B类产品10件,,设备乙每天的租赁费为300元,现该公司至少要生产A类产品50件,B类产品140件,则所需租赁费最少为________元.:..考点生活实际中的线性规划问题题点线性规划在实际问题中的应用答案2300解析设需租赁甲种设备x台,乙种设备y台,?5x+6y≥50,??10x+20y≥140,则?x∈N,?y∈=200x+(图略),易知当x=4,y=5时,z=200x+、解答题?2x+y≥4,?,y满足?x-y≥-1,求z=x+y的取值范围.??x-2y≤2,考点线性目标最优解题点求线性目标函数的最值解作出约束条件表示的可行域,如图所示,z=x+y表示直线y=-x+z过可行域时,在y轴上的截距,当目标函数平移至过可行域内的A点时,z有最小值.????2x+y=4,联立?解得A(2,0).????x-2y=2,z=2,z无最大值.∴x+y∈[2,+∞).,有10名驾驶员,每辆卡车每天往返的次数为A型卡车4次,B型卡车3次;每辆卡车每天往返的成本费A型为320元,,应如何调配车辆,才能使公司所花的成本费最低?考点生活实际中的线性规划问题:..题点线性规划在实际问题中的应用解设需A型、?x+y≤10,?24x+30y≥180,?由表可知x,y满足线性约束条件0≤x≤8,?0≤y≤4,?x,y∈N,且目标函数z=320x+,如图阴影部分(含边界)=320x+504y过A(,0)时,z最小,但A(,0)不是整点,继续向上平移直线z=320x+504y,可知点(8,0)=min320×8+504×0=2560(元),即用8辆A型车,,、探究与拓展?x+y-3≥0,??2x-y-3≤0,夹在两条斜率为1的平行直线之间,则这两条平行直线间的??x-2y+3≥0距离的最小值是():..答案B解析画出不等式组所表示的平面区域如图(阴影部分)所示,????x-2y+3=0,由?得A(1,2),????x+y-3=0,????2x-y-3=0,由?????x+y-3=0,得B(2,1).由题意可知当斜率为1的两条直线分别过点A和点B时,阴影部分夹在这两条直线之间,且与这两条直线有公共点,所以这两条直线为满足条件的距离最小的一对直线,即|AB|=?1-2?2+?2-1?2=.?x+2y-3≤0,?,y满足的约束条件为?x+3y-3≥0,若目标函数z=ax+y(其中a>0)仅在??y-1≤(3,0)处取得最大值,,∵直线x+2y-3=0的斜率k=-,12目标函数z=ax+y(a>0)对应直线的斜率k=-a,211若符合题意,则需k>->-a,得a>.1222

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