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数形结合之线性规划探析

2014-09-01周丽香

成才之路 2014年24期
关键词:区域

周丽香

线性规划的应用问题是高考的热点,在高考中受到越来越多的重视,它与其他知识的交叉融合越来越丰富,与线性规划相关的新颖试题也层出不穷。如与不等式、函数、概率等交叉融合等。数形结合是数学思想的重要手段之一,而线性规划的思维精髓就是数形结合。所以,画移求答,理解线性规划解题程序的实质是解决此类问题的关键。

一、与概率相联系

例1:设不等式组0?燮x?燮20?燮y?燮2,表示平面区域为D,在区域D内随机取一个点,则此点到坐标原点的距离大于2的概率是

( )。A. , B. , C. , D. 。

解析:题目中0?燮x?燮20?燮y?燮2表示的区域如图1正方形所示,动点D可以存在的位置为正方形面积减去四分之一圆的面积部分,因此P= = ,故选D。

二、与基本不等式相联系

例2:设x,y满足约束条件3x-y-6?燮0x-y+2?叟0x?叟0,y?叟0,若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为12,则 + 的最小值为( )。

A. , B. , C. , D.4。

解析:不等式表示的平面区域如图2所示阴影部分,当直线ax+by=z(a>0,b>0)过直线x-y+2=0与直线3x-y-6=0的交点(4,6)时,目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大12,即4a+6b=12,即2a+3b=6,而 + =( + ) = +( + )?叟 +2= ,故选A。

三、与解析几何相联系

已知线性约束条件,探求线性截距——加减的形式(非线性距离——平方的形式,斜率——商的形式)目标关系的最值问题是本部分的重点。

例3:已知实数x、y满足x+y-1?燮0x-y+1?叟0y?叟-1,则w=x2+y2-4x-4y+8的最值为 。

解析:目标函数w=x2+y2-4x-4y+8=(x-2)2+(y-2)2,其含义是点(2,2)与可行域内的点的距离的平方。由实数x、y所满足的不等式组作可行域如图3所示:

可行域为图中△ABC内部(包括边界),易求B(-2,-1),结合图形知,点(2,2)到点B的距离为其到可行域内点的最大值,Wmax=(-2-2)2+(-1-2)2=25;点(2,2)到直线x+y-1=0的距离为其到可行域内点的最小值,Wmax= = 。

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