简单的线性规划测试

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(时间:100分钟,满分:120分)

一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)

1.若f (x )=3x 2-x +1,g (x )=2x 2+x -1,则f (x )与g (x )的大小关系是( ) A .f (x )>g (x ) B .f (x )=g (x ) C .f (x )

解析:选A.因f (x )-g (x )=x 2-2x +2=(x -1)2+1>0,故f (x )>g (x ).

2.已知点P (x 0,y 0)和点A (1,2)在直线l :3x +2y -8=0的异侧,则( ) A .3x 0+2y 0>0 B .3x 0+2y 0<0 C .3x 0+2y 0<8 D .3x 0+2y 0>8

解析:选D.设f (x ,y )=3x +2y -8,则由题意,得f (x 0,y 0)·f (1,2)<0,得3x 0+2y 0-8>0.

3.若x ,y 满足????

?x +y -2≥0,kx -y +2≥0,y ≥0,且z =y -x 的最小值为-4,则k 的值为( )

A .2

B .-2

C.12

D .-12

解析:选D.作出可行域,如图中阴影部分所示,直线kx -y +2=0与x 轴的交点为A ???

?-2

k ,0. 因为z =y -x 的最小值为-4,所以2

k

=-4,

解得k =-1

2,故选D.

4.不等式组?????-2(x -3)>10,

x 2+7x +12≤0

的解集为( )

A .[-4,-3]

B .[-4,-2]

C .[-3,-2]

D .?

解析:选A.?????-2(x -3)>10,x 2+7x +12≤0??????x -3<-5,(x +3)(x +4)≤0

??????x <-2,-4≤x ≤-3

?-4≤x ≤-3. 5.不等式(x -1)2(x -2)(x +3)3(x +1)4x 5

<0的解集是( )

A .(-∞,-3)∪(0,2)

B .(-∞,-3)∪(0,1)

C .(-∞,-3)∪(1,2)

D .(-∞,-3)∪(0,1)∪(1,2)

解析:选D.原不等式等价于(x -1)2(x -2)(x +3)3(x +1)4x 5<0,利用穿针引线法解题,作出图像(如图所示),

所以x <-3或0<x <1或1<x <2,故选D.

6.

已知点(x ,y )是如图所示的平面区域内(阴影部分且包括边界)的点,若目标函数z =x +

ay 取最小值时,其最优解有无数个,则y

x -a

的最大值是( )

A.25

B.13

C.27

D.23

解析:选A.目标函数z =x +ay 可化为y =-1a x +1

a z ,由题意知,当a <0,且直线y =-

1a x +1a z 与直线AC 重合时,符合题意,此时k AC =2-04-2=1,所以-1a =1,a =-1,而y

x -a =y -0

x +1

表示过可行域内的点(x ,y )与点(-1,0)的直线的斜率,显然过点C (4,2)与点(-1,0)的直线的斜率最大,即2-0

4-(-1)=2

5

.

7.某公司租地建仓库,每月土地费用与仓库到车站距离成反比,而每月货物的运输费用与仓库到车站距离成正比.如果在距离车站10 km 处建仓库,则土地费用和运输费用分别为2万元和8万元,那么要使两项费用之和最小,仓库应建在离车站( )

A .5 km 处

B .4 km 处

C .3 km 处

D .2 km 处 解析:选A.设车站到仓库距离为x (x >0),土地费用为y 1,运输费用为y 2,由题意得y 1=k 1x ,y 2=k 2x ,因为x =10时,y 1=2,y 2=8,所以k 1=20,k 2=4

5

,所以费用之和为y =y 1

+y 2=20x +45x ≥220x ×45x =8,当且仅当20x =4x 5

,即x =5时取等号.

8.若不等式组?????x -y ≥0,

2x +y ≤2,

y ≥0,x +y ≤a

表示的平面区域是一个三角形,则a 的取值范围是( )

A .a ≥4

3

B .0

C .1≤a ≤4

3

D .0

3

解析:

选D.如图,直线x +y =a 与x 轴负半轴相交时,不等式组不表示任何图形,直线x +y =a 与线段OB 相交时,不等式组表示的平面区域是一个三角形,直线x +y =a 与线段AB 相交时,不等式组表示的平面区域是一个四边形,直线x +y =a 与直线2x +y =2在A 点上侧相交时,不等式组表示的平面区域是一个三角形.

9.已知x >0,y >0.若2y x +8x

y

>m 2+2m 恒成立,则实数m 的取值范围是( )

A .m ≥4或m ≤-2

B .m ≥2或m ≤-4

C .-2<m <4

D .-4<m <2

解析:选D.因为x >0,y >0,所以2y x +8x y ≥8(当且仅当2y x =8x y 时取“=”).若2y x +8x

y >

m 2+2m 恒成立,

则m 2+2m <8,解之得-4<m <2.

10.x ,y 满足约束条件????

?x +y -2≤0,

x -2y -2≤0,2x -y +2≥0.

若z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则实

数a 的值为( )

A.1

2

或-1 B .2或 1

2

C .2或1

D .2或-1

解析:选

D .如图,由y =ax +z 知z 的几何意义是直线在y 轴上的截距,故当a >0时,要使z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则a =2;当a <0时,要使z =y -ax 取得最大值的最优解不唯一,则a =-1.

二、填空题(本大题共5小题,每小题5分,共25分,把答案填在题中横线上)

11.若1a <1b <0,已知下列不等式:①a +b <ab ;②|a |>|b |;③a <b ;④b a +a

b

>2;⑤a 2

>b 2;⑥2a >2b .

其中正确的不等式的序号为________.

解析:因为1a <1

b <0.所以b <a <0,故③错,又b <a <0,可得|a |<|b |,a 2<b 2,故②⑤

错.

答案:①④⑥

12.函数y =2-x -4

x

(x >0)的值域为________.

解析:当x >0时,y =2-????x +4

x ≤2-2x ×4x =-2.当且仅当x =4

x

,x =2时取等号. 答案:(-∞,-2]

13.设变量x ,y 满足约束条件????

?x +y ≥3,x -y ≥-1,2x -y ≤3,则目标函数z =2x +3y 的最小值为________.

解析:

z =2x +3y ?y =-23x +z

3

,求截距的最小值,画出可行域如图阴影部分所示,可知把直

线y =-2

3x 平移到经过点(2,1)时,z 取得最小值,z min =2×2+3×1=7.

答案:7

14.已知实数a ,b ,c 满足a +b +c =0,a 2+b 2+c 2=1,则a 的最大值是________.

解析:因为a +b +c =0,所以b +c =-a . 因为a 2+b 2+c 2=1,

所以-a 2+1=b 2+c 2=(b +c )2-2bc =a 2-2bc ,

所以2a 2-1=2bc ≤b 2+c 2=1-a 2,

所以3a 2≤2,所以a 2≤23,所以-63≤a ≤63.所以a max =6

3

.

答案:6

3

15.已知不等式x 2-ax -b <0的解集为(2,3),则不等式bx 2-ax -1>0的解集为________.

解析:方程x 2-ax -b =0的根为2,3.根据根与系数的关系得:a =5,b =-6,所以不

等式为6x 2+5x +1<0,解得解集为????-12

,-13. 答案:????-12

,-13 三、解答题(本大题共5小题,共55分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)

16.(本小题满分10分)已知函数f (x )=x 2+2

x

,解不等式f (x )-f (x -1)>2x -1.

解:由题意可得

x 2+2x -(x -1)2-2x -1

>2x -1,

化简得2

x (x -1)<0,

即x (x -1)<0, 解得0<x <1.

所以原不等式的解集为{x |0<x <1}.

17.(本小题满分10分)(1)求函数y =x 2+7x +10

x +1

(x >-1)的最小值;

(2)已知:x >0,y >0且3x +4y =12.求lg x +lg y 的最大值及相应的x ,y 值. 解:(1)因为x >-1,所以x +1>0,

所以y =x 2+7x +10x +1=(x +1)2+5(x +1)+4

x +1

=(x +1)+4x +1

+5≥2(x +1)? ????

4x +1+5=9.

当且仅当x +1=4

x +1

,即x =1时,等号成立.

所以当x =1时,函数y =x 2+7x +10

x +1(x >-1)的最小值为9.

(2)因为x >0,y >0,且3x +4y =12. 所以xy =112(3x )·(4y )≤112? ????3x +4y 22

=3.

所以lg x +lg y =lg xy ≤lg 3.

当且仅当3x =4y ,即x =2,y =3

2

时等号成立.

所以当x =2,y =3

2

时,lg x +lg y 取最大值lg 3.

18.(本小题满分10分)已知x 、y 、z 是实数,a 、b 、c 是正实数,求证:b +c a x 2+a +c b

y

2

+a +b c z 2≥2(xy +yz +xz ).

证明:法一:b +c a x 2+a +c b y 2+a +b c z 2-2(xy +yz +xz )=b a x 2-2xy +a b y 2+c a x 2-2xz +a

c

z 2+

c b y 2-2yz +b c z 2=????b a

x -a b y 2+????c a x -a c z 2+????c b y -b c z 2

≥0. 所以b +c a x 2+a +c b y 2+a +b c z 2

≥2(xy +yz +xz )成立.

当且仅当a =b =c 时等号成立.

法二:

b +

c a x 2+a +c b y 2+a +b c z 2=????b a x 2+a b y 2+????c a x 2+a c z 2+????c b y 2+b c z 2≥2b a ·a

b

xy +2c a ·a c xz +2c b ·b c

yz =2(xy +yz +xz ).当且仅当a =b =c 时等号成立.

19.(本小题满分12分)一个农民有田2亩,根据他的经验,若种水稻,则每亩每期产量为400千克;若种花生,则每亩每期产量为100千克,但水稻成本较高,每亩每期需240元,而花生只要80元,且花生每千克可卖5元,稻米每千克只卖3元,现在他只能凑足400元,问这位农民对两种作物各种多少亩,才能得到最大利润?

解:设水稻种x 亩,花生种y 亩,则由题意得 ?????x +y ≤2,

240x +80y ≤400,x ≥0,

y ≥0.即?????x +y ≤2,3x +y ≤5,x ≥0,y ≥0,

画出可行域如图阴影部分所示.

而利润P =(3×400-240)x +(5×100-80)y =960x +420y (目标函数),

可联立?????x +y =2,3x +y =5,

得交点B (1.5,0.5). 故当x =1.5,y =0.5时,

P 最大值=960×1.5+420×0.5=1 650,

即水稻种1.5亩,花生种0.5亩时所得到的利润最大. 20.(本小题满分13分)已知二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ,b ,c ∈R )满足:对任意实数x ,

都有f (x )≥x ,且当x ∈(1,3)时,有f (x )≤1

8

(x +2)2成立.

(1)证明:f (2)=2;

(2)若f (-2)=0,求f (x )的表达式;

(3)设g (x )=f (x )-m 2x ,x ∈[0,+∞),若g (x )图像上的点都位于直线y =1

4

的上方,求实

数m 的取值范围.

解:(1)证明:由条件知: f (2)=4a +2b +c ≥2恒成立.

又因取x =2时,f (2)=4a +2b +c ≤1

8

(2+2)2=2恒成立,所以f (2)=2.

(2)因?

????4a +2b +c =2,4a -2b +c =0,

所以4a +c =2b =1.

所以b =1

2

,c =1-4a .

又f (x )≥x 恒成立,即ax 2+(b -1)x +c ≥0恒成立.

所以a >0,Δ=????12-12-4a (1-4a )≤0, 解得:a =18,c =1

2.

所以f (x )=18x 2+12x +1

2

.

(3)g (x )=1

8x 2+????12-m 2x +12>14,在x ∈[0,+∞)上恒成立. 即x 2+4(1-m )x +2>0在x ∈[0,+∞)上恒成立, ①Δ<0,即[4(1-m )]2-8<0.

解得:1-22<m <1+2

2

.

②?????Δ≥0,-2(1-m )≤0,f (0)>0.解得:m ≤1-22

综上m ∈?

??

?

-∞,1+

22.

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