1.2线性规划的可行域

1.2线性规划的可行域
1.2线性规划的可行域

1.2线性规划的可行域

上海市市西中学金建军一、教学内容分析

这一节重点介绍了线性规划的可行域和可行解的概念,以及如何

用二元一次不等式表示平面区域.例1、例2是用二元一次不等式表示平面区域.

二、教学目标设计

1、掌握线性规划的可行域和可行解;

2、会用二元一次不等式表示平面区域;

3、通过观察、操作等活动,具有读图能力.

三、教学重点及难点

如何用二元一次不等式表示平面区域

四、教学过程设计

(一)引入

上节课在解决线性规划问题时,建立了线性约束条件,满足线

性约束条件的解有无数个,那么如何形象的表示满足线性约束条件的解?

(二)学习新课

(1)定义:

在线性规划问题中,满足线性约束条件的解叫做可行解,所有可行解构成的区域叫做可行域.

线性约束条件都是二元一次不等式组,那么可行域就是一个平面区域.

B x y ax by c表示直线l,那么

{(,)|0}

{(,)|0},{(,)|0}A x y ax by c C x y ax by c 表示怎样的区域?

请学生各自取不同的数据,画出平面区域.

教师选择有代表性的数据,让学生上黑板画

. 最后,让学生边讨论,边总结:

1.当c>0时,集合A 表示直线l 含原点一侧的区域,集合

C 表示直线l 不含原点一侧的区域;

当c<0时,集合A 表示直线l 不含原点一侧的区域,集合

C 表

示直线l 含原点一侧的区域;

当c=0时,借助其它点来判断集合A 、C 所表示的区域. 2. 如果把A 、C 变成{(,)|},{(,)|}E x y y ax b F x y y ax b ,那么集合E 表示直线y ax b 上方的区域,集合F 表示直线y ax b 下方的区域.

(2)实数范围的线性约束条件

例1画出下列不等式组的解为坐标的点所表示的平面区域:

252001

00x

y x

y x y (3)整数范围的线性约束条件

例2画出下列不等式组的解为坐标的点所表示的平面区域:

372240360

,x

y x

y x y

x y N 分析:对于整点的可行域,可以先画出实数范围的可行域,然后把范围内的整点全标出来.

(三)课堂练习:P9/1,2

(四)课堂小结

(五)布置作业:见练习册

五、教学设计说明

1.通过让学生各自取不同的数据,画出二元一次不等式的平面区域,

然后边讨论,边总结出二元一次不等式的平面区域的画法. 2.通过例1,帮助学生掌握实数范围的线性约束条件的平面区域的画

法.

3.通过例2,帮助学生掌握整数范围的线性约束条件的平面区域的画

法.

线性规划解法

简单线性规划 例1:设y x ,满足约束条件???????≤+≤+--≥-≥36 34123443y x y x y x (1)求目标函数y x z 32+=的最小值与最大值 (2)求目标函数2434-+-=y x z 的最小值与最大值 练习:设变量,x y 满足条件4335251x y x y x -≤-??+≤??≥? , (1)求2z x y =+的最大值和最小值. (2)求610z x y =+的最大值和最小值.

例2.设,,x y z 满足约束条件组13201 01 x y z y z x y ++=??+≥??≤≤??≤≤?,求264u x y z =++的最大值和最小值. 例3(参考).已知,x y 满足不等式组230236035150x y x y x y -->??+-

线性规划的概念

3.6:线性规划 目录: (1)线性规划的基本概念 (2)线性规划在实际问题中的应用 【知识点1:线性规划的基本概念】 (1)如果对于变量x 、y 的约束条件,都是关于x 、y 的一次不等式,则称这些约束条件为__线性约束条件__(),z f x y =是欲求函数的最大值或最小值所涉及的变量x 、y 的解析式,叫做__目标函数_,当(),f x y 是x 、y 的一次解析式时,(),z f x y =叫做_线性目标函数__. (2)求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值问题,称为__线性规划问题__ ;满足线性约束条件的解(),x y 叫做__可行解_;由所有可行解组成的集合叫做__可行域_;使目标函数取得最大值或最小值的可行解叫做_最优解__ 例题:若变量x 、y 满足约束条件2 10x y x y +≤?? ≥??≥? ,则z x y =+的最大值和最小值分别为 ( B ) A. 4和3 B. 4和2 C. 3和2 D. 2和0 分析:本题考查了不等式组表示平面区域,目标函数最值求法. 解:画出可行域如图 作020l x y +=: 所以当直线2z x y =+过()20A , 时z 最大,过()1,0B 时z 最小max min 4, 2.z z == 变式1:已知2z x y =+,式子中变量x 、y 满足条件11y x x y y ≤?? +≤??≥-? ,则z 的最大值是__3___ 解:不等式组表示的平面区域如图所示.

作直线0:20l x y +=,平移直线0l ,当直线0l 经过 平面区域的点()21A -,时,z 取最大值2213?-=. 变式2:设2z x y =+,式中变量x 、y 满足条件43 35251x y x y x -≤-?? +≤??≥? ,求z 的最大值和最小值 分析:由于所给约束条件及目标函数均为关于x 、y 的一次式,所以此问题是简单线性 规划问题,使用图解法求解 解:作出不等式组表示的平面区域(即可行域),如图所示. 把2z x y =+变形为2y x z =-+,得到斜率为-2,在y 轴上的截距为z ,随z 变化的一族平行直线. 由图可看出,当直线2z x y =+经过可行域上的点A 时,截距z 最大,经过点B 时,截距z 最小. 解方程组430 35250x y x y -+=??+-=?,得A 点坐标为()5,2, 解方程组1 430x x y =??-+=? ,得B 点坐标为()1,1 所以max min 25212,211 3.z z =?+==?+= 变式3:若变量x 、y 满足约束条件6 321x y x y x +≤?? -≤-??≥? ,则23z x y =+的最小值为( C ) A. 17 B. 14 C. 5 D. 3

线性规划的解

线性规划的解 课本题中出现的线性规划都有唯一的最优解,其实线性规划的解有许多不同的情况,除了有唯一的最优解的情况外,还有 (1)无可行解,从而无最优解.这就是约束条件不等式组无解的情况. (2)有无穷多个最优解 例2,4max y x z -= ?? ???≥≤+≤-,1,2553, 34x y x y x 我们用图解法求解. 由于目标函数等高线和可行域的边界线34-=-y x 平行,沿着 目标函数值增加方向平行移动目标函数的等高线,最终停留在直线 34-=-y x 上,所以线段AB 上的所有点都是最优解. 线性规划如果有最优解,只会是有唯一最优解或者有无穷多个最优解这两种情况,不会出现其他情况,这就是下面的命题. 命题 1 如果线性规划有两个不同的最优解21,P P ,那么对任意10<<λ, ()211P P P λλ-+=是最优解. 这个命题的证明可以在任何一本线性规划的书中找到,这里就不再证明了.事实上证明是平凡的,只要注意到P 在线段21P P 上,利用线性性质,读者就可以自己证明. (3)有可行解,无最优解. 例3 y 2x maxz += ?? ???≥≥-≥-,00 , 34y x y x 我们用图解法求解. 从图中可以看出随着目标函数等高线的移动,目标函数值会越 来越大,没有上界.有的书上称之为无界解. 无界解的情况只会出现在可行域是开区域的时候.如果可行域 是闭区域,就一定是有界的,于是有 命题2 如果统性规划可行域是闭区域,那么一定有最优解. 只要注意到线性函数是连续函数,上面的命题就是“有界闭区 域上连续函数可以达到最大值或最小值”这一定理的一个推理. 从上面的例子中我们可以看出,如果有最优解,那么就有可行域的顶点是最优

线性规划化问题的简单解法

简单线性规划问题的几种简单解法 依不拉音。司马义(吐鲁番市三堡中学,838009) “简单的线性规划问题”属于高中数学新课程必修5,进入了高考试题,并且保持了较大的考察比例,几乎是每年高考的必考内容,也是高中数学教学的一个难点。 简单的线性规划是指目标函数只含两个自变量的线性规划。简单线性规划问题的标准型为: 1112220(0)0(0),(),0(0) m m m A x B y C A x B y C m N z Ax By A x B y C +++≥≤??++≥≤?∈=+???++≥≤?L 约束条件 目标函数 , 下面介绍简单线性规划问题的几种简单解法。 1. 图解法 第一步、画出约束条件表示的可行区域,这里有两种画可行区域的方法。 ⑴代点法:直线Ax+By+C=0(c 不为0)的某侧任取一点,把它的坐标代入不等式,若不等式成立,则不等式表示的区域在该点的那一侧;若不成立,则在另一侧。 ⑵B 判别法:若B>0(<0),则不等式Ax+By+C >0(<0)表示的区域在直 线Ax+By+C =0的上方;若B>0(<0),则不等式Ax+By+C <0(>0)表示的区域在直线Ax+By+C =0的下方。(即若B 与0的大小方向跟不等式的方向相同,则可行区域是边界线的上方;若B 与0的大小方向与不等式的方向相反,则可信分区域是边界线的下方) 用上面的两种方法画出可行区域是很简单,所以这里不必举例说明。 第二步、在画出的可行区域内求最优解(使目标函数取最大值或最小值的点),这 个可以用下面的两种办法解决。 ⑴y 轴上的截距法:若b >0,直线y a b x z b =- +所经过可行域上的点使其y 轴上的截距最大(最小)时,便是z 取得最大值(最小值)的点;若b <0,直线y a b x z b =-+所经过可行域上的点使其y 轴上的截距最大(最小)时,是z 取得最小值(最小值)的点(提醒:截距不是距离,截距可以取正负)。 例1.设x,y 满足约束条件x y y x y +≤≤≥???? ?10,,,求z x y =+2的最大值、最小值。 解:如图1作出可行域,因为y 的系数1大于0,目标函数z x y =+2表示直线 y x z =-+2在y 轴上的截距, 当直线过A (1,0)时,截距值最大z max =?+=2102,当直线过点O (0,0)时,截距值最小min 2000z =?+=。

使用Excel规划求解解线性规划问题

使用Excel规划求解解线性规划问题 本文转自:https://www.360docs.net/doc/8816719909.html,/2009/12/11/linearwithsolver1/ 引言 最近,开始学习运筹学,期望通过学习后能够解决许多困扰自已的难题。 刚开始时,选了很多教材,最后以Hamdy A. Taha著的《Operations Research:An Introduction》开始学习。(该书已由人民邮电出版社出版,书名《运筹学导论-初级篇(第8版)》,不知为什么,下载链接中只有该书配套的部分习题解答,而书中所说的光盘文件找不到下载的地方,因为中译本没有配光盘,因此也就错过了许多示例文件。不知道哪位有配套光盘文件,可否共享???) 线性规划求解的基本知识 线性规划模型由3个基本部分组成: ?决策变量(variable) ?目标函数(objective) ?约束条件(constraint) 示例:营养配方问题 (问题)某农场每天至少使用800磅特殊饲料。这种特殊饲料由玉米和大豆粉配制而成,含有以下成份: 特殊饲料的营养要求是至少30%的蛋白质和至多5%的纤维。该农场希望确定每天最小成本的饲料配制。 (解答过程) 因为饲料由玉米和大豆粉配制而成,所以模型的决策变量定义为: x1=每天混合饲料中玉米的重量(磅) x2=每天混合饲料中大豆粉的重量(磅) 目标函数是使配制这种饲料的每天总成本最小,因此表示为: min z=0.3×1+0.9×2 模型的约束条件是饲料的日需求量和对营养成份的需求量,具体表示为: x1+x2≥800 0.09×1+0.6×2≥0.3(x1+x2) 0.02×1+0.06×2≤0.05(x1+x2) 将上述不等式化简后,完整的模型为: min z=0.3×1+0.9×2 s.t. x1+x2≥800 0.21×1-0.3×2≤0 0.03×1-0.01×2≥0 x1,x2≥0 可以使用图解法确定最优解。下面,我们介绍使用Excel的规划求解加载项求解该模型。 使用Excel规划求解解线性规划问题 步骤1安装Excel规划求解加载项 单击“Office按钮——Excel选项——加载项——(Excel加载项)转到”,出现“加载宏”对话框,如下图所示。选择“规划求解加载项”,单击“确定”。

高中数学线性规划

线性规划(1) 教学目标: 1.解线性约束条件、线性目标函数、线性规划概念; 2.在线性约束条件下求线性目标函数的最优解; 3.了解线性规划问题的图解法。 教学重点:线性规划问题。 教学难点:线性规划在实际中的应用。 教学过程: 1.复习回顾: 上一节,我们学习了二元一次不等式表示的平面区域,这一节,我们将应用这一知识来解决线性规划问题.所以,我们来简要回顾一下上一节知识.(略) 2.讲授新课: 例1:设z =2x +y ,式中变量满足下列条件: ?????x -4y ≤-3 3x +5y ≤25x ≥1 ,求z 的最大值和最小值. 解:变量x ,y 所满足的每个不等式都表示一个平面 区域,不等式组则表示这些平面区域的公共 区域.(如右图). 作一组与l 0:2x +y =0平行的直线l :2x +y =t .t ∈R可知:当l 在l 0的右上方时,直 线l 上的点(x ,y )满足2x +y >0,即t >0,而且,直线l 往右平移时,t 随之增大,在经过不等式组①所表示的公共区域内的点且平行于l 的直线中,以经过点A (5,2)的直线l 2所对应的t 最大,以经过点B (1,1)的直线l 1所对应的t 最小.所以 z max =2×5+2=12 z min =2×1+1=3 说明:例1目的在于给出下列线性规划的基本概念. 线性规划的有关概念: ①线性约束条件: 在上述问题中,不等式组是一组变量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,故又称线性约束条件. ②线性目标函数: 关于x 、y 的一次式z =2x +y 是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x 、y 的解析式,叫线性目标函数. ③线性规划问题: 一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题. ④可行解、可行域和最优解: 满足线性约束条件的解(x ,y )叫可行解. 由所有可行解组成的集合叫做可行域. 使目标函数取得最大或最小值的可行解叫线性规划问题的最优解. Ex :P 841,2,3 例2:在x ≥0,y ≥0,3x +y ≤3及2x +3y ≤6的条件下,试求x -y 的最值。

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