4、過定點D(-1,0),作出不等式組對應的平面區(qū)域如圖陰影所示,當m=0時,直線為x=-1,此時直線和平面區(qū)域沒有公共點,故m≠0.x+my+1=0的斜截式方程為y=-x-,斜率k=-.
要使直線和平面區(qū)域有公共點,則直線x+my+1=0的斜率k>0,即k=->0,即m<0,且滿足kCD≤k≤kAD.
由解得即C(2,1),CD的斜率kCD==.由解得即A(2,4),AD的斜率kAD==,即≤k≤,則≤-≤,解得
-3≤m≤-,故選D.
對點練(二) 簡單的線性規(guī)劃問題
1.(2018·河南八市重點高中聯(lián)考)已知△ABC中,A(1,1),B(1,3),C(1+,2),若點(x,y)在三
5、角形內部(不包含邊界),則z=-2x+y的取值范圍是( )
A.(-,-1) B.(-1,1)
C.(-2,1) D.(-1,)
解析:選C 如圖,畫出三角形ABC,其內部即為可行域.當直線y=2x+z經過點B時,zmax=-2+3=1,經過點C時,zmin=-2×(1+)+2=-2.故選C.
2.(2017·河南鄭州二模)若實數(shù)x,y滿足且z=2x+y的最小值為4,則實數(shù)b的值為( )
A.1 B.2
C. D.3
解析:選D 作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖陰影所示,由圖可知z=2x+y在點A處取得最小值,且由解得∴A(1,2).
又由題意可知A在直線y=-x+b上,
6、
∴2=-1+b,解得b=3,故選D.
3.(2018·山東泰安檢測)在平面直角坐標系xOy中,M為不等式組所表示的區(qū)域上一動點,已知點A(-1,2),則直線AM斜率的最小值為( )
A.- B.-2
C.0 D.
解析:選B 作出不等式組對應的平面區(qū)域如圖四邊形OBCD及其內部,其中B(2,0),C(4,6),D(0,2).
點A(-1,2),當M位于O時,AM的斜率最小.此時AM的斜率k==-2,故選B.
4.(2018·四川南充高中模擬)若實數(shù)x,y滿足約束條件則z=的最大值為________.
解析:作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖所示.z=的幾何意義是可行域內的
7、點與點D(-1,0)連線的斜率,由圖象知直線AD的斜率最大.由得所以A(1,3),此時z==,即為要求的最大值.
答案:
5.(2018·湖北黃石模擬)已知變量x,y滿足約束條件則z=x-2y的最大值為________.
解析:作出不等式組表示的可行域如圖所示,因為目標函數(shù)y=-的斜率小于y=x-1的斜率,
所以目標函數(shù)在點A(1,0)時,縱截距-取到最小值,此時z取到最大值為z=1-0=1.
答案:1
6.(2018·吉林省吉林市普通高中調研)已知O是坐標原點,點A(-1,1),若點M(x,y)為平面區(qū)域上的一個動點,則·的取值范圍是________.
解析:由題中的線性約束條
8、件作出可行域,如圖.其中C(0,2),B(1,1),D(1,2).由z=·=-x+y,得y=x+z.由圖可知,當直線y=x+z分別過點C和B時,z分別取得最大值2和最小值0,所以·的取值范圍為[0,2].
答案:[0,2]
對點練(三) 線性規(guī)劃的實際應用
1.(2018·江西上饒模擬)甲、乙兩工廠根據賽事組委會要求為獲獎者定做某工藝品作為獎品,其中一等獎獎品3件,二等獎獎品6件;制作一等獎、二等獎獎品所用原料完全相同, 但工藝不同,故價格有所差異.甲廠收費便宜,但原料有限,最多只能制作4件獎品,乙廠原料充足,但收費較貴.兩廠具體收費如下表所示,則組委會定做獎品的費用最低為_______
9、_元.
獎品
工廠
一等獎獎品
二等獎獎品
甲
500
400
乙
800
600
解析:設甲廠生產一等獎獎品x件,二等獎獎品y件,x,y∈N,則乙廠生產一等獎獎品3-x件,二等獎獎品6-y件.由題意得x和y滿足設所需費用為z元,則z=500x+400y+800(3-x)+600(6-y)=-300x-200y+6 000.
作出不等式組對應的平面區(qū)域如圖中陰影部分的整點所示.
平移直線-300x-200y=0,即y=-x,由圖知當直線z=-300x-200y+6 000,即y=-x+30-經過點A時,直線的縱截距最大,z最小.由解得即A(3,
10、1),滿足x∈N,y∈N,所以組委會定做獎品的費用最低為z=-300×3-200+6 000=4 900,故由甲廠生產一等獎獎品3件,二等獎獎品1件,其余都由乙廠生產,所需費用最低,最低費用為4 900元.
答案:4 900
2.A,B兩種規(guī)格的產品需要在甲、乙兩臺機器上各自加工一道工序才能成為成品.已知A產品需要在甲機器上加工3小時,在乙機器上加工1小時;B產品需要在甲機器上加工1小時,在乙機器上加工3小時.在一個工作日內,甲機器至多只能使用11小時,乙機器至多只能使用9小時.A產品每件利潤300元,B產品每件利潤400元,則這兩臺機器在一個工作日內創(chuàng)造的最大利潤是________元.
11、
解析:設生產A產品x件,B產品y件,則x,y滿足約束條件生產利潤為z=300x+400y.作出可行域,如圖中陰影部分(包含邊界)內的整點,顯然z=300x+400y在點M或其附近的整數(shù)點處取得最大值,
由方程組解得則zmax =300×3+400×2=1 700.故最大利潤是1 700元.
答案:1 700
[大題綜合練——遷移貫通]
1.已知D是以點A(4,1),B(-1,-6),C(-3,2)為頂點的三角形區(qū)域
(包括邊界與內部).如圖所示.
(1)寫出表示區(qū)域D的不等式組.
(2)設點B(-1,-6),C(-3,2)在直線4x-3y-a=0的異側,求a的取值范圍.
12、
解:(1)直線AB,AC,BC的方程分別為7x-5y-23=0,x+7y-11=0,4x+y+10=0.原點(0,0)在區(qū)域D內,故表示區(qū)域D的不等式組為
(2)根據題意有[4×(-1)-3×(-6)-a][4×(-3)-3×2-a]<0,
即(14-a)(-18-a)<0,解得-18<a<14.
故a的取值范圍是(-18,14).
2.若x,y滿足約束條件
(1)求目標函數(shù)z=x-y+的最值;
(2)若目標函數(shù)z=ax+2y僅在點(1,0)處取得最小值,求a的取值范圍.
解:(1)作出可行域如圖,可求得A(3,4),B(0,1),C(1,0).
平移初始直線x-y+=0,
13、可知z=x-y+,過A(3,4)時取最小值-2,
過C(1,0)時取最大值1.
所以z的最大值為1,最小值為-2.
(2)直線ax+2y=z僅在點(1,0)處取得最小值,由圖象可知-1<-<2,解得-4<a<2.
故所求a的取值范圍為(-4,2).
3.(2016·天津高考)某化肥廠生產甲、乙兩種混合肥料,需要A,B,C三種主要原料.生產1車皮甲種肥料和生產1車皮乙種肥料所需三種原料的噸數(shù)如下表所示:
原料
肥料
A
B
C
甲
4
8
3
乙
5
5
10
現(xiàn)有A種原料200噸,B種原料360噸,C種原料300噸.在此基礎上生產甲、乙兩種肥料.
14、已知生產1車皮甲種肥料,產生的利潤為2萬元;生產1車皮乙種肥料,產生的利潤為3萬元.分別用x,y表示計劃生產甲、乙兩種肥料的車皮數(shù).
(1)用x,y列出滿足生產條件的數(shù)學關系式,并畫出相應的平面區(qū)域;
(2)問分別生產甲、乙兩種肥料各多少車皮,能夠產生最大的利潤?并求出此最大利潤.
解:(1)由已知,x,y滿足的數(shù)學關系式為
該二元一次不等式組所表示的平面區(qū)域為圖①中的陰影部分.
(2)設利潤為z萬元,則目標函數(shù)為z=2x+3y.
考慮z=2x+3y,將它變形為y=-x+,它的圖象是斜率為-,隨z變化的一族平行直線,為直線在
y軸上的截距,當取最大值時,z的值最大.根據x,y滿足的約束條件,由圖②可知,當直線z=2x+3y經過可行域上的點M時,截距最大,即z最大.
解方程組得點M的坐標為(20,24),
所以zmax=2×20+3×24=112.
答:生產甲種肥料20車皮,乙種肥料24車皮時利潤最大,且最大利潤為112萬元.