什麼是線性規劃問題?
定義目標函數在線性約束條件下的最大值或最小值問題,就統稱為線性規劃問題。
線性規劃的問題應用比較廣泛,題目非常靈活,常和其他知識交叉融合讓學生進行求解,所以對學生的學習能力是一次考驗。因此,線性規劃問題也成為聯考數學一個熱點和「分值增長點」。
聯考數學考查線性規劃類問題,主要基於課本上的基礎知識內容,同時又高於課本的知識難度,蘊含大量的數學思想方法,如數形結合思想等等。加上線性規劃問題能與實際生活問題進行良好結合,能很好考查考生運用知識解決實際問題能力水平的高低,所以線性規劃問題在聯考中的分值越來越大,逐漸受到更多的重視。
總體來說運用二元一次不等式相關知識來解決線性規劃問題,難度不大,只要認真學習,都能拿到相應的分數。下面,我們就一起從高中數學中的線性規劃問題入手,對高中數學中有關線性規劃的問題做一個綜合學習,針對其中的具體問題逐一做具體分析,總結學習方法,希望能幫助到打擊的學習。
首先要掌握好線性規劃中相關的基本概念:
1、約束條件:由變數x,y組成的不等式(組)
2、線性約束條件:由x,y的一次不等式(或方程)組成的不等式(組)
3、目標函數:關於x,y的函數解析式,如z=2x+3y等
4、線性目標函數:關於x,y的一次解析式
5、可行解:滿足線性約束條件的解(x,y)
6、可行域:所有可行解組成的集合
7、最優解:使目標函數取得最大值或最小值的可行解
8、線性規劃問題:在線性約束條件下求線性目標函數的最大值或最小值問題
典型例題分析1:
某公司生產甲、乙兩種桶裝產品.已知生產甲產品1桶需耗A原料1千克、B原料2千克;生產乙產品1桶需耗A原料2千克,B原料1千克.每桶甲產品的利潤是300元,每桶乙產品的利潤是400元.公司在生產這兩種產品的計劃中,要求每天消耗A、B原料都不超過12千克.通過合理安排生產計劃,從每天生產的甲、乙兩種產品中,公司共可獲得的最大利潤是
A.1 800元 B.2 400元
C.2 800元 D.3 100元
解:設每天分別生產甲產品x桶,乙產品y桶,
相應的利潤為z元,
平移該直線,當平移到經過該平面區域內的點A(4,4)時,相應直線在y軸上的截距達到最大,此時z=300x+400y取得最大值,最大值是z=300×4+400×4=2 800,即該公司可獲得的最大利潤是2 800元.[答案]C
線性規劃本質上是解決最大值或最小值問題,而最值問題恰恰是現實生活當中遇到的問題,也就是我們常說的最優解問題。
如果可行域是一個多邊形,那麼目標函數一般在某頂點處取得最大值或最小值,最優解就是該點的坐標,到底哪個頂點為最優解,只要將目標函數的直線平行移動,最先通過或最後通過的頂點便是。
特別地,當表示線性目標函數的直線與可行域的某條邊平行時,其最優解可能有無數個。
典型例題分析2:
解決線性規劃問題,我們一定要抓住函數的本質,如求目標函數的最值的一般步驟為:一畫二移三求.其關鍵是準確作出可行域,理解目標函數的意義。
常見的目標函數有:
1、截距型:形如z=ax+by.
求這類目標函數的最值常將函數z=ax+by轉化為直線的斜截式:y=-ax/b+z/b,通過求直線的截距bz的最值間接求出z的最值.
2、距離型:形如z=(x-a)2+(y-b)2.
(3)斜率型:形如z=(y-b)/(x-a).
注意:轉化的等價性及幾何意義.
同時,大家更要記住的是與線性規劃有關的應用問題,通常涉及最優化問題.如用料最省、獲利最大等,其解題步驟是:
1、設未知數,確定線性約束條件及目標函數;
2、轉化為線性規劃模型;
3、解該線性規劃問題,求出最優解;
4、調整最優解.
典型例題分析3:
某玩具生產公司每天計劃生產衛兵、騎兵、傘兵這三種玩具共100個,生產一個衛兵需5分鐘,生產一個騎兵需7分鐘,生產一個傘兵需4分鐘,已知總生產時間不超過10小時.若生產一個衛兵可獲利潤5元,生產一個騎兵可獲利潤6元,生產一個傘兵可獲利潤3元.
(1)用每天生產的衛兵個數x與騎兵個數y表示每天的利潤W(元);
(2)怎樣分配生產任務才能使每天的利潤最大,最大利潤是多少?
解:(1)依題意每天生產的傘兵個數為100-x-y,
所以利潤W=5x+6y+3(100-x-y)
=2x+3y+300.
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