高考数学线性规划题型总结

2015年高考线性规划归类解析

线性规划问题是解析几何的重点,每年高考必有一道小题。 一、 线性约束条件----直线型

例1、(没有参数)(1)设变量x 、y 满足约束条件??

?

??≥+-≥-≤-1122y x y x y x ,则

y x z 32+=的最大值为 。(若求z =x +2y -4的最大值呢?若求z=3

32y

x +呢?)

(1)解析:如图1,画出可行域,得在直线2x-y=2与直线x-y=-1

的交点A(3,4)处,目标函数z 最大值为18

(整点最优解问题)(2)某公司招收男职员x 名,女职员y 名,x 和y

须满足约束条件??

?

??≤≥+-≥-.112,932,

22115x y x y x 则1010z x y =+的最大值是

(A)80 (B) 85 (C) 90 (D)95

(2).解析:如图7,作出可行域,由101010z z x y y x =+?=-+

,它表示为斜率为1-,纵截距为10

z 的平行直线系,要使1010z x y =+最得最大值。当直线1010z x y =+通过119

(,)22

A z 取得最大值。因为

,x y N ∈,故A点不是最优整数解。于是考虑可行域内A点附近整点B(5,4)

,C(4,4),经检验直线经过B点时,max 90.Z =

(有参数)(3).若x ,y 满足条件???

3x -5y +6≥0,

2x +3y -15≤0,

y ≥0

当且仅当x =y =3时,z =ax -y 取得最

小值,则实数a 的取值范围是________.

(3).解析:画出可行域,如图,直线3x -5y +6=0与2x +3y -15=0交于点M (3,3),由目标函数z =ax -y ,得y =ax -z ,纵截距为-z ,当z 最小时,-z 最

大.欲使纵截距-z 最大,则-23

??-23,35

(4).已知实数x y ,满足121y y x x y m ??

-??+?

≥,

≤,≤.如果目标函数z x y =-的最小值为1-,则实数m 等于

(4).答案:5 解:画出x y ,满足的可行域,可得直线21y x =-与直线x y m +=的交点使目标

图1

函数z x y =-取得最小值,故21y x x y m =-??+=? ,解得121

,33m m x y +-==

, 代入1x y -=- 得121

1533

m m m +--=-?=

最优解唯一问题和最优解有无数个问题(5).已知变量x ,y 满足约束条

件1422x y x y ≤+≤??-≤-≤?

。若目标函数z ax y =+(其中0a >)仅在点(3,1)处取得

最大值,则a 的取值范围为 。

(5).解析:如图5作出可行域,由z ax y y ax z =+?=-+其表示为斜率为a -,纵截距为z的平行直线系, 要使目标函数z ax y =+(其中0a >)仅在点(3,1)处取得最大值。则直线y ax z =-+过A点且在直线4,3x y x +==(不含界线)之间。即1 1.a a -<-?>则a 的取值范围为(1,)+∞。

点评:本题主要考查线性规划问题,由线性约束条件画出可行域,然后求出目标函数的最大值.,是一道较为简单的送分题。数形结合是数学思想的重要手段之一。

二、已知线性约束条件-----距离(距离的平方)型

例2、(1)已知1,10,220x x y x y ≥??

-+≤??--≤?则22x y +的最小值是 .

解析:如图2,只要画出满足约束条件的可行域,而22x y +表示可行域内一点到原点的距离的平方。由图易知A (1,2)是满足条件的最优解。22x y +的最小值是为5。

变式(2).已知实数x ,y 满足???

x ≥-1,

y ≤3,

x -y +1≤0,

则x 2+y 2-2x 的最小值____

(2).答案:1解析:不等式组满足的平面区域如图阴影部分所示.记目标函数为

z =x 2+y 2-2x =(x -1)2+y 2-1.因为点(1,0)到直线x =-1的距离为2,到直线y =3的距离为3,到直线x -y +1=0的距离为|1+1|

2

=2,故目标函数的最小值

为(2)2-1=1.

点评:本题属非线性规划最优解问题。求解关键是在挖掘目标关系几何意义的前提下,作出可行域,寻求最优解。

三、线性约束条件————面积型

例3.(没有参数)(1)在平面直角坐标系中,不等式组20

20

0x y x y y +-≤??-+≥??≥?

图2

表示的平面区域的面积是()

(A)42 (B)4 (C) 22 (D)2

(1).解析:如图6,作出可行域,易知不等式组20

200x y x y y +-≤??-+≥??≥?

表示的平面区域是一个三角形。

容易求三角形的三个顶点坐标为A(0,2),B(2,0),C(-2,0).于是三角形的面积为:

11

||||42 4.22

S BC AO =

?=??=从而选B。 (有参数)(2).若不等式组???

x -y +2≥0,ax +y -2≤0,表示

y ≥0

的平面区域的面积为3,则

实数a 的值是________.

(2).答案:2.解析:作出可行域,如图中阴影部分所示,区域面积S =12×? ???

?

2a +2×2=3,解得a =2.

(3).已知由不等式组00240

x y y kx y x ≤??≥?

?-≤??--≤?,确定的平面区域Ω的面积为7,定点M 的坐标为()1,2-,若

N ∈Ω,O 为坐标原点,则

OM ON ?u u u u r u u u r

的最小值是 。

(3).答案:7-. 依题意:画出不等式组0040x y y x ≤??

≥??--≤?

所表示的平面区域(如右图所示)可知其

围成的区域是等腰直角三角形面积为8,由直线2y kx =+恒过点(0,2)B ,且原点的坐标恒满足

2y kx -≤

当0k =时,2y ≤,此时平面区域Ω的面积为6,由于67<, 由此可得0k <.

由240

y kx y x -=??--=?可得242

(

,)11k D k k ---,依题意应有12

2||121

k ??=-,因此1k =-(3k =,舍去) 故有(1,3)D -,设(,)N x y ,故由

2z OM ON x y =?=-u u u u r u u u r ,可化为1122y x z =-,112

线1122y x z =

-过点D 时,截距1

2

z -最大,即z 取得最小值7-. 点评:有关平面区域的面积问题,首先作出可行域,探求平面区域图形的性质;其次利用面积公式整体或部分求解是关键。 四、线性约束条件——斜率型

例4.已知???

x -y +2≥0,

x +y -4≥0,

2x -y -5≤0,

求(1)z=

x

y

(2)z =2y +1x +1的范围.

解:作出可行域如图所示,并求出顶点的坐标A (1,3)、B (3,1)、C (7,9).

(2)z =2×y -? ????-12x -(-1)

表示可行域内任一点(x ,y )与定点Q ? ?

???-1,-12连线的斜率的两倍,

因此k QA =74,k QB =38, 故z 的范围为????

??

34,72.(12分)

五.其他

例5.(1).若点(2,)t -在直线2360x y -+=的下方区域,则实数t 的取值范围是 。

(1).答案:2,3?

?-∞ ??

?

(2).已知点(1,2)和点(1,1)在直线30x y m -+=的异侧,则实数m 的取值范围是 。 (2).答案:()2,1--

(3).已知双曲线224x y -=的两条渐近线与直线3x =围成一个三角形区域,表示该区域的不等式组是()

(A)0003x y x y x -≥??+≥??≤≤? (B)0003x y x y x -≥??

+≤??≤≤?

(C)

003x y x y x -≤??

+≤??≤≤?

(D) 0003x y x y x -≤??

+≥??≤≤?

(3).解析:双曲线224x y -=的两条渐近线方程为y x =±,与直线3x =围成一个三角形区域

(如图4所示)时有0003x y x y x -≥??

+≥??≤≤?

(3).点评:本题考查双曲线的渐近线方程以及线性规划问题。验证法或排除法是最效的方法。

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