3.3.2《简单的线性规划问题》课件4(人教A版必修5)

xyo问题1:某工厂用A,B两种配件生产甲,乙两种产品,每生产一件甲种产品使用4个A配件耗时1h,每生产一件乙种产品使用4个B配件耗时2h,该厂每天最多可从配件厂获得16个A配件和12个B配件,按每天工作8小时计算,该厂所有可能的日生产安排是什么?821所需时间1240B种配件1604A种配件资源限额乙产品(1件)甲产品(1件)资源把问题1的有关数据列表表示如下:设甲,乙两种产品分别生产x,y件,2841641200xyxyxy0xy4348将上面不等式组表示成平面上的区域,区域内所有坐标为整数的点P(x,y),安排生产任务x,y都是有意义的.设甲,乙两种产品分别生产x,y件,由己知条件可得:若生产1件甲种产品获利2万元,生产1件乙种产品获利3万元,采用哪种生产安排利润最大?280xy3y4x若设利润为z,则z=2x+3y,这样上述问题转化为:当x,y在满足上述约束条件时,z的最大值为多少?,2z2把z=2x+3y变形为y=-x+,这是斜率为-333z在y轴上的截距为的直线,3当点P在可允许的取值范围变化时,z求截距的最值,即可得z的最值.3当z变化的直线时，可以得到一组相互平行2841641200xyxyxy0xy4348230xyM（4，2）280xy问题：求利润z=2x+3y的最大值.143224maxZ4x3y2841641200xyxyxy象这样关于x,y一次不等式组的约束条件称为线性约束条件,线性约束条件有时也可以用一次方程表示Z=2x+3y称为目标函数,(因这里目标函数为关于x,y的一次解析式,又称为线性目标函数在线性约束下求线性目标函数的最值问题,统称为线性规划,满足线性约束的解(x,y)叫做可行解,所有可行解组成的集合叫做可行域使目标函数取得最值的可行解叫做这个问题的最优解变式：若生产一件甲产品获利1万元，生产一件乙产品获利3万元，采用哪种生产安排利润最大？2841641200xyxyxy0xy434830xyN（2，3）142yx变式：求利润z=x+3y的最大值.max23311z例5.营养学家指出,成人良好的日常饮食应该至少提供0.075kg的碳水化合物,0.06kg的蛋白质,0.06kg的脂肪.1kg食物A含有0.105kg碳水化合物,0.07kg的蛋白质,0.14kg的脂肪,花费28元;而1kg食物B含有0.105kg碳水化合物,0.14kg的蛋白质,0.07kg的脂肪,花费21元.为了满足营养学家指出的日常饮食要求,同时使花费最低,需要同时食用食物A和食物B多少kg?分析:将已知数据列成下表0.070.140.1050.140.070.105BA脂肪/kg蛋白质/kg碳水化合物/kg食物/kg解:设每天食用xkg食物A,ykg食物B,总成本为z元.那么x,y满足的约束条件是:01050105007500701400601400700600.x.y.,.x.y.,.x.y.,x,y.目标函数为z=28x+21y二元一次不等式组①等价于作出二元一次不等式组②所表示的平面区域，即可行域.这是斜率为、在y轴上的截距为的一组平行直线.xyo由图知,当直线经过可行域上点M时,截距最小,即z最小.解方程组得M的坐标为所以zmin=28x+21y=16.答：每天食用食物A约为143g，食物B约571g，能够满足日常饮食要求，又使花费最低，最低成本为16元.xyoM线性目标函数的最大（小）值一般在可行域的顶点处取得，也可能在边界处取得.解线性规划问题的步骤：（2）移：在线性目标函数所表示的一组平行线中，利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或最小的直线（3）求：通过解方程组求出最优解；（4）答：作出答案。（1）画：画出线性约束条件所表示的可行域；体验:二、最优解一般在可行域的顶点处取得．一、先定可行域和平移方向，再找最优解。[练习1]解下列线性规划问题：1、求z=2x+y的最大值，使式中的x、y满足约束条件：11yyxxyxOyABCy=xx+y=1y=-12x+y=011yyxxyB:(-1,-1)C:(2,-1)Zmin=-3Zmax=3目标函数：Z=2x+y5315,1,53.xyyxxy351ABxyo5315xy1yx53xy(1.5,2.5)(-2,-1)Zmax=17Zmin=-11求z=3x+5y的最大值和最小值,使x、y满足约束条件C3x+5y=0练习2小结本节主要学习了线性约束下如何求目标函数的最值问题正确列出变量的不等关系式,准确作出可行域是解决目标函数最值的关健线性目标函数的最值一般都是在可行域的顶点或边界取得.把目标函数转化为某一直线,其斜率与可行域边界所在直线斜率的大小关系一定要弄清楚.xyo简单的线性规划问题（二）一、复习概念yx4843o把求最大值或求最小值的的函数称为目标函数，因为它是关于变量x、y的一次解析式，又称线性目标函数。满足线性约束的解（x，y）叫做可行解。在线性约束条件下求线性目标函数的最大值或最小值问题，统称为线性规划问题。一组关于变量x、y的一次不等式，称为线性约束条件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这个问题的最优解。可行域可行解最优解二.回顾解线性规划问题的步骤（2）移：在线性目标函数所表示的一组平行线中，利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或最小的直线（3）求：通过解方程组求出最优解；（4）答：作出答案。（1）画：画出线性约束条件所表示的可行域；例6.要将两种大小不同的钢板截成A、B、C三种规格，每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下表所示321第二种钢板112第一种钢板C规格B规格A规格钢板类型规格类型今需A、B、C三种规格的成品分别15，18，27块，则使用钢板张数最少为多少？21521832700xyxyxyxy解：设需截第一种钢板x张，第二种钢板y张，共需要z张，则目标函数为：z=x+y，且(,)xyZ二、例题2x+y=15x+2y=18x+3y=27xyO4812162048121620242830作出可行域，如下图，把z=x+y化为y=-x+z，这是斜率为-1，在y轴上的截距为z的一组平行直线，y=-xM如图可知，当直线y=-x+z经过可行域上的整点A(4，8)，B(3，9)时，直线在y轴上的截距z最小∴zmin=12答：略。B(3,9)A(4,8)二、例题在可行域内找出最优解、线性规划整数解问题的一般方法是：1.若区域“顶点”处恰好为整点，那么它就是最优解；（在包括边界的情况下）2.若区域“顶点”不是整点或不包括边界时，应先求出该点坐标，并计算目标函数值Z，然后在可行域内适当放缩目标函数值，使它为整数，且与Z最接近，在这条对应的直线中，取可行域内整点，如果没有整点，继续放缩，直至取到整点为止。3.在可行域内找整数解，一般采用平移找解法，即打网络、找整点、平移直线、找出整数最优解例7.一个化肥厂生产甲、乙两种混合肥料，生产1车皮甲种肥料的主要原料是磷酸盐4t、硝酸盐18t；生产1车皮乙种肥料的主要原料是磷酸盐1t、硝酸盐15t．现在库存磷酸盐10t、硝酸盐66t，在此基础上生产这两种混合肥料，列出满足生产条件的数学关系式，并画出相应的平面区域．分析：列表磷酸盐t硝酸盐t甲种肥料乙种肥料418115解：设计划生产x车皮甲种肥料、y车皮乙种肥料，则41018156600xyxyxy例7.若生产1车皮甲种肥料的利润是1万元，生产1车皮乙种肥料的利润是0.5万元，那么如何安排生产才能够产生最大利润？解：设计划生产x车皮甲种肥料、y车皮乙种肥料，利润为z万元，则41018156600xyxyxy目标函数为z=x+0.5y作出可行域，如图xyO12342468104x+y=1018x+15y=660.522zxyyxz可化为这是斜率为-2，在y轴上的截距为2z的一组平行直线，y=-2x如图可知，当直线y=-2x+2z经过可行域上的点M时，在y轴上的截距2z最大，即z最大解方程组得M的坐标为（2，2）所以zmax=x+0.5y=3410181566xyxy答：生产甲、乙两种肥料各2车皮，可获最大利润3万元。xyO12342468104x+y=1018x+15y=66M练习题1、某厂拟生产甲、乙两种适销产品，每件销售收入分别为3000元、2000元，甲、乙产品都需要在A、B两种设备上加工，在每台A、B上加工1件甲所需工时分别为1h、2h，加工1件乙所需工时分别为2h,1h.A、B两种设备每月有效使用台时数分别为400h和500h。如何安排生产可使收入最大？解：设每月生产甲产品x件，生产乙产品y件，每月收入为Z千元，目标函数为Z＝3x＋2y，满足的条件是x＋2y≤4002x＋y≤500x≥0y≥0Z＝3x＋2y变形为它表示斜率为的直线系，Z与这条直线的截距有关。223zxy23XYO400200250500当直线经过点M时，截距最大，Z最大。M解方程组50024002yxyx可得M（200，100）Z的最大值Zmax＝3x＋2y＝800（千元）故生产甲产品200件，乙产品100件，收入最大，为80万元。小结：二元一次不等式表示平面区域直线定界，特殊点定域简单的线性规划约束条件目标函数可行解可行域最优解应用求解方法：画、移、求、答作业:课本P1064xyo简单的线性规划问题（三）复习回顾：二元一次不等式表示平面区域直线定界，特殊点定域简单的线性规划约束条件目标函数可行解可行域最优解应用求解方法：画、移、求、答例、要将两种大小不同规格的钢板截成A、B、C三种规格，每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下表所示：规格类型钢板类型第一种钢板第二种钢板A规格B规格C规格212131今需要A,B,C三种规格的成品分别为15，18，27块，问各截这两种钢板多少张可得所需三种规格成品，且使所用钢板张数最少。解：设需截第一种钢板x张、第二种钢板y张，可得x0y2x+y=15x+3y=27x+2y=18x+y=02x+y≥15,{x+2y≥18,x+3y≥27,x≥0,x∈N*y≥0y∈N*经过可行域内的整点B(3,9)和C(4,8)且和原点距离最近的直线是x+y=12，它们是最优解.答:(略)作出一组平行直线z=x+y，目标函数z=x+yB(3,9)C(4,8)A(18/5,39/5)打网格线法在可行域内打出网格线，当直线经过点A时z=x+y=11.4,但它不是最优整数解，将直线x+y=11.4继续向上平移,2x+y=15x+3y=27x+2y=18x+y=0直线x+y=12经过的整点是B(3,9)和C(4,8)，它们是最优解.作出一组平行直线z=x+y，目标函数z=x+yB(3,9)C(4,8)A(18/5,39/5)当直线经过点A时z=x+y=11.4,但它不是最优整数解.作直线x+y=12x+y=12解得交点B,C的坐标B(3,9)和C(4,8)调整优值法2x+y≥15,{x+2y≥18,x+3y≥27,x≥0,x∈N*y≥0y∈N*x0y1.线性规划的讨论范围：教材中讨论了两个变量的线性规划问题，这类问题可以用图解法来求最优解，但涉及更多变量的线性规划问题不能用图解法来解；2.求线性规划问题的最优整数解时，常用打网格线和调整优值的方法，这要求作图必须精确，线性目标函数对应的直线斜率与其他直线的斜率关系要把握准确在x,y的值都是不小于0的整数点（x,y)中，满足x+y≤4的点的个数为__Ex._____153210411,0,0xyxyxyZxy。yxS的最大值求45,x