联考数学线性规划应用题的解法

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例谈线性规划的常见题型及其解法

例谈线性规划的常见题型及其解法

线性规划是高考数学必考的内容,侧重于考查同学们的数学建模、数学运算、数学分析等能力.线性规划问题的类型有很多,在本文中笔者总结了几类常见的线性规划题型及其解法,以帮助同学们加深对线性规划题型及其解法的了解.类型一:求目标函数的最值求目标函数的最值是线性规划中的一类常见题型,主要有两种形式:(1)求线性目标函数的最值;(2)求非线性目标函数的最值.无论是哪一种,解题的基本思路都是:(1)画出约束条件所确定的平面区域;(2)将目标函数变形为斜截式直线方程、两点间的距离、直线的斜率等;(3)在可行域内寻找取得最优解的对应点的位置;(4)解方程组求出对应点的坐标(即最优解),代入目标函数,即可求出最值.例1.已知x、y满足以下约束条件ìíîïï2x+y-2≥0,x-2y+4≥0,3x-y -3≤0,则z=x2+y2的最大值和最小值分别是_____.解:作出如图1所示的可行域,将z=x2+y2可以看作点()x,y到原点的距离的平方,由图可知,在可行域内点A到原点的距离的平方最大,即||AO2=13,直线2x+y-2=0到原点的距离的平方最小,为d2=æèççöø÷÷||0-222+122=45,所以z=x2+y2的最大值和最小值分别是13和45.在求目标函数的最值时,同学们要注意将目标函数进行适当的变形,深入挖掘其几何意义,将其看作直线的斜率、截距、两点间的距离等,然后在可行域内寻找取得最值的点.类型二:求可行域的面积求可行域的面积的关键在于根据约束条件画出正确的图形,然后将可行域拆分、补充为规则的几何图形,如三角形、平行四边形、矩形等,再利用三角形、平行四边形、矩形等的面积公式进行求解.例2.已知不等式组ìíîïï2x+y-6≥0,x+y-3≤0,y≤2,则该不等式表示的平面区域的面积为_____.解:根据所给的不等式组作出可行域,如图2所示,由图2可知△ABC的面积即为所求.显然S△ABC=S梯形OMBC-S梯形OMAC,S梯形OMBC=12×()2+3×2=5,S梯形OMAC=12×()1+3×2=4,所以S△ABC=S梯形OMBC-S梯形OMAC=5-4=1.本题中的可行域为三角形,而该三角形的面积很难直接求得,于是将其看作梯形OMAB的一部分,将梯形OMAB的面积减去梯形OMAC的面积,便可得到三角形ABC的面积.类型三:求参数的取值或者范围很多线性规划问题中含有参数,要求其参数的取值或范围,首先要确定可行域,然后结合题意寻找符号条件的最优解,建立相对应的关系式,便可求得参数的取值或者范围.例3.已知x、y满足以下约束条件ìíîïïx+y≥5,x-y+5≤0,x≤3,使z=x+ay()a>0取得最小值的最优解有无数个,则a的值为_____.解:根据约束条件作出可行域,如图3所示,作出直线l:x+ay=0,要使目标函数z=x+ay()a>0取得最小值的最优解有无数个,可将直线l向右上方平移,使之与直线x+y=5重合,故a=1.通常含有参数的目标函数图象是不确定的,因此正确绘制出可行域十分关键,只有对问题中的所给条件进行正确的分析,才能快速找到正确的解题思路.通过对上述三类题型的分析,同学们可以发现线性规划问题都比较简单,按照基本的解题步骤:画图—变形目标函数—寻找最优解对应的点—求值便能得到答案.同学们在解答线性规划问题时还需重点关注特殊点、直线,这些特殊的点、位置常常是取得最优解的点或者位置.(作者单位:江苏省江阴市第一中学)承小华图1图2图3方法集锦45。

求线性规划问题的最优解

求线性规划问题的最优解

求线性规划问题的最优解:121212123max 2322124 16.. 5 15,,0z x x x x x s t x x x x =++≤⎧⎪≤⎪⎨≤⎪⎪≥⎩ 方法1:图解法。

(P15 图1-3)方法2:求出所有的基可行解,然后比较目标值的大小得到最优解。

(P14表1-1)方法3:单纯形法。

第一步,将模型转化为标准型。

12345123142512345max 2300022 12 (1)4 16 (2).. 5 15 (3),,,,0z x x x x x x x x x x s t x x x x x x x =++++++=⎧⎪+=⎪⎨+=⎪⎪≥⎩ 221004001005001A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭秩A=3 第二步,求初始基可行解。

取()345100 010001B P P P ⎛⎫ ⎪== ⎪ ⎪⎝⎭作为初始基矩阵,345, , x x x 为基变量,12, x x 为非基变量,令12=0,x x =得到初始基可行解()(0)0,0,12,16,15X =,目标值(0)0.z =第三步,对初始基可行解()(0)0,0,12,16,15X =进行最优性检验。

基可行解()(0)0,0,12,16,15X =对应的目标值为(0)0z =,因为12023z x x =++,只要1>0x 或者2 0x >,目标值都会比(0)0z =大,即12or x x 之一作为基变量,目标值都会增大,故初始基可行解()(0)0,0,12,16,15X=不是最优解。

第四步,作基变换,求目标值比(0)0z =更大的基可行解。

① 确定换入基变量。

由第三步可知,12, x x 都可作为换入基变量,一般地,{}121122*********, 0,0. max ,z x x x x σσσσσσσ=++=++≥≥=。

2 x 作为换入基变量。

这里12,σσ称为基可行解(0)X 非基变量12, x x 的检验数。

线性规划问题求解例题和知识点总结

线性规划问题求解例题和知识点总结

线性规划问题求解例题和知识点总结线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法。

在经济管理、交通运输、工农业生产等领域都有着广泛的应用。

下面我们通过一些具体的例题来深入理解线性规划问题,并对相关知识点进行总结。

一、线性规划的基本概念线性规划问题是在一组线性约束条件下,求一个线性目标函数的最大值或最小值的问题。

其数学模型一般可以表示为:目标函数:$Z = c_1x_1 + c_2x_2 +\cdots + c_nx_n$约束条件:$\begin{cases}a_{11}x_1 + a_{12}x_2 +\cdots +a_{1n}x_n \leq b_1 \\ a_{21}x_1 + a_{22}x_2 +\cdots +a_{2n}x_n \leq b_2 \\\cdots \\ a_{m1}x_1 + a_{m2}x_2 +\cdots + a_{mn}x_n \leq b_m \\ x_1, x_2, \cdots, x_n \geq0\end{cases}$其中,$x_1, x_2, \cdots, x_n$是决策变量,$c_1, c_2, \cdots, c_n$是目标函数的系数,$a_{ij}$是约束条件的系数,$b_1, b_2, \cdots, b_m$是约束条件的右端项。

二、线性规划问题的求解方法常见的求解线性规划问题的方法有图解法和单纯形法。

1、图解法适用于只有两个决策变量的线性规划问题。

步骤如下:画出直角坐标系。

画出约束条件所对应的直线。

确定可行域(满足所有约束条件的区域)。

画出目标函数的等值线。

移动等值线,找出最优解。

例如,求解线性规划问题:目标函数:$Z = 2x + 3y$约束条件:$\begin{cases}x + 2y \leq 8 \\ 2x + y \leq 10 \\ x \geq 0, y \geq 0\end{cases}$首先,画出约束条件对应的直线:$x + 2y = 8$,$2x + y =10$,以及$x = 0$,$y = 0$。

高考数学中的线性规划方法与应用

高考数学中的线性规划方法与应用

高考数学中的线性规划方法与应用随着社会的发展,人们的生活方式发生了改变,竞争压力也越
来越大。

在这样一个背景下,高考成为了每个学生追求的目标。

高考数学中,线性规划是一个重要的知识点,不仅在考试中会涉
及到,而且在现实生活中也有广泛的应用。

一、线性规划的概念与优化目标
线性规划是在一些约束条件下,寻求最大或最小值的一种优化
方法。

其优化目标是一种线性函数,约束条件可以是等式或不等式,且约束条件和目标函数都具有线性关系。

在高考数学中,线
性规划通常会考察如何列出约束条件和目标函数。

二、线性规划的解法
线性规划的解法有图像法、单纯形法和对偶理论法。

其中,单
纯形法是应用最广泛的一种解法,通过不断寻找相邻基的交点,
找出最优解。

三、线性规划在实际生活中的应用
线性规划在实际生活中有着广泛的应用。

比如,在物流领域中,通过线性规划可以优化物流路线和货物分配,从而降低成本和提
高效率。

在工业生产中,线性规划可以优化设备运行状态和员工
分配,实现生产效益的最大化。

在金融投资方面,线性规划可以
帮助投资者优化组合投资方案,最大化投资回报。

在航空运输方面,线性规划可以优化航线安排和机组人员分配,实现航空运输
的安全和效率。

以上仅是线性规划在实际生活中应用的一部分。

结语
高考数学中的线性规划知识点,虽然看起来有些枯燥,但是它
在实际生活中有着广泛的应用。

掌握线性规划的解法和应用场景,可以为学生的未来发展打下坚实的基础。

希望读者可以通过对线
性规划的学习,更好地了解这个领域的发展和应用。

线性规划问题的解法

线性规划问题的解法

线性规划问题的解法线性规划(Linear Programming,LP)是一种数学优化方法,用于求解线性约束条件下的最大化或最小化目标函数的问题。

线性规划问题在经济学、管理学、工程学等领域都具有广泛的应用,其求解方法也十分成熟。

本文将介绍线性规划问题的常用解法,包括单纯形法和内点法。

一、单纯形法单纯形法是解决线性规划问题最常用的方法之一。

它通过在可行解空间中不断移动,直到找到目标函数的最优解。

单纯形法的基本步骤如下:1. 标准化问题:将线性规划问题转化为标准形式,即将目标函数转化为最小化形式,所有约束条件均为等式形式,且变量的取值范围为非负数。

2. 初始可行解:选择一个初始可行解,可以通过人工选取或者其他启发式算法得到。

3. 进行迭代:通过不断移动至更优解来逼近最优解。

首先选择一个非基变量进行入基操作,然后选取一个基变量进行出基操作,使目标函数值更小。

通过迭代进行入基和出基操作,直到无法找到更优解为止。

4. 结束条件:判断迭代是否结束,即目标函数是否达到最小值或最大值,以及约束条件是否满足。

单纯形法的优点是易于理解和实现,而且在实际应用中通常具有较好的性能。

但是,对于某些问题,单纯形法可能会陷入循环或者运算效率较低。

二、内点法内点法是一种相对较新的线性规划求解方法,它通过在可行解空间的内部搜索来逼近最优解。

与单纯形法相比,内点法具有更好的数值稳定性和运算效率。

内点法的基本思想是通过将问题转化为求解一系列等价的非线性方程组来求解最优解。

首先,将线性规划问题转化为等价的非线性优化问题,然后通过迭代求解非线性方程组。

每次迭代时,内点法通过在可行解空间的内部搜索来逼近最优解,直到找到满足停止条件的解。

内点法的优点是在计算过程中不需要基变量和非基变量的切换,因此可以避免单纯形法中可能出现的循环问题。

此外,内点法还可以求解非线性约束条件下的最优解,具有更广泛的适用性。

三、其他方法除了单纯形法和内点法,还有一些其他的线性规划求解方法,如对偶方法、割平面法等。

线性规划常规解题方式

线性规划常规解题方式

线性规划常规解题方式
线性规划问题解题方法,首先画出可行域,也就是阴影部分的区域,怎么画,给出几个约束条件,一个一个直线方程的画,区域呢?x>那就是右侧,y<>
完成了一半了,接下来把那个目标函数就是z=什么什么的那个化成y=kx+b的形式,z前面是正的,那就最小值就是截距最小,如果是负的那就相反,就是和y轴交点。

确定向下移还是向上移,那条线一定要在那个阴影里,在端点取最值,联立然后把直线把交点解出来,最后把交点坐标带入z=什么什么的那个目标函数里就解出来了。

用白话说的,希望基础差些的也会算这个,。

求解线性规划的方法

求解线性规划的方法

求解线性规划的方法
求解线性规划问题的常用方法有以下几种:
1. 单纯形法(Simplex Method):单纯形法是解线性规划问题的经典方法,通过逐步迭代找到目标函数的最优解。

它适用于小到中等规模的问题。

2. 内点法(Interior Point Method):内点法通过在可行域内的可行点中搜索目标函数最小化的点来解决线性规划问题。

相对于单纯形法,内点法在大规模问题上的计算效率更高。

3. 梯度法(Gradient Method):梯度法是基于目标函数的梯度信息进行搜索的一种方法。

它适用于凸优化问题,其中线性规划问题是一种特殊的凸优化问题。

4. 对偶法(Duality Method):对偶法通过构建原问题和对偶问题之间的关系来求解线性规划问题。

通过求解对偶问题,可以得到原问题的最优解。

5. 分支定界法(Branch and Bound Method):分支定界法通过将原问题划分为更小的子问题,并逐步确定可行域的界限,来搜索目标函数的最优解。

需要根据具体的问题规模、约束条件和问题特点选择合适的方法进行求解。

线性规划的解法

线性规划的解法

线性规划的解法线性规划是现代数学中的一种重要分支,它是研究如何在一定约束条件下优化某种目标函数的一种数学方法。

在现实生活中,许多问题都可以用线性规划求解。

如在生产中,如何安排产品的产量才能最大化利润;在运输中,如何安排不同的运输方式最大程度降低成本等等。

线性规划的解法有多种,下面我们就来对其进行详细的介绍。

1. 单纯形法单纯形法是线性规划中最重要的求解方法之一,它是由Dantzig于1947年提出的。

单纯形法的基本思路是从某一个初始解出发,通过挑选非基变量,使得目标函数值逐步减少,直到得到一个最优解。

单纯形法的求解过程需要确定初始解和逐步迭代优化的过程,所以其求解复杂度较高,但是在实际中仍有广泛应用。

2. 对偶线性规划法对偶线性规划法是一种将线性规划问题转化为另一个线性规划问题来求解的方法。

这种方法的主要优势是,它可以用于求解某些无法用单纯形法求解的问题,如某些非线性规划问题。

对偶线性规划法的基本思路是将原问题通过拉格朗日对偶性转化为对偶问题,然后求解对偶问题,最终得到原问题的最优解。

3. 内点法内点法是一种由Nesterov和Nemirovsky于1984年提出的方法,它是一种不需要寻找可行起点的高效的线性规划求解方法。

内点法的基本思路是通过不断向可行域的内部靠近的方式来求解线性规划问题。

内点法的求解过程需要实现某些特殊的算法技术,其求解效率高,可以解决一些规模较大、约束条件复杂的线性规划问题。

4. 分枝定界法分枝定界法是一种通过逐步将线性规划问题分解成子问题来求解的方法。

这种方法的基本思路是,在求解一个较大的线性规划问题时,将其分解成若干个较小的子问题,并在每个子问题中求解线性规划问题,在不断逐步求解的过程中不断缩小问题的规模,最终得到问题的最优解。

总之,不同的线性规划解法各有千秋,根据实际问题的需要来选择合适的求解方法是非常重要的。

希望本文能够对您有所帮助。

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联考数学线性规划应用题的解法
一、题型说明
联考数学的考试中有一类应用题,所给条件纷繁复杂,定量关系不明确,初学者常常不知所云,要求我们计算所花钱数最少或者时间最少或者果实最多,简而言之,就是要求我们建立模型实现利益最大化,我们把这类应用题叫做线性规划应用题。

线性规划是运筹学中辅助人们进行科学管理的一种数学方法。

在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料;二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源。

线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好。

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。

这种题目的特点与管理类硕士学位对学生基本素养的要求有较高的契合度,因此近三年来受到出题老师的热衷,每年出一道题。

而此类题通常是考生的软肋,这里为大家提出几点建议,希望能助考生一臂之力。

二、历年真题及解析
三、解题方法总结
细心的同学可以观察到上面的四道题目我是用同一个方法解析的,总结起来可以分四步
1、根据题目限定条件列出不等式组
2、将第一个不等式设为等式代入第二个,求出其中一个未知数限定范围
3、写出目标函数并整理
4、根据未知数范围求解目标函数最值
各位考生可以看到,这类线性规划应用题,我并没有使用我们高中阶段学习过的方法,即在平面直角坐标系内绘出可行域,再进一步利用单纯形法求得目标函数在可行域内的最值,或者求得目标函数的取值范围,这样做的原因不外乎为了提高学生在考试中的解题速度,因为大家都知道,我们的考试不是会了知识就能得高分,要同时兼备速度与准确度才能在联考中立于不败之地,同时,大家根据以上四道真题完全可以毫不怀疑的相信,这种方法是可以解决联考中出现的所以线性规划应用题的。

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