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从这两年的试题来看,有些问题乍一看与线性规划毫无关系,但最终都可转化成线性规划的问题来解决
一、向量中的线性规划
例1(南京市2012届高三第一次调研测试)如图1,在正方形ABCD中,已知AB=2,M为BC中点若N为正方形内(含边界)任意一点,求AM·AN的最大值
解:以A为坐标原点、AB所在直线为x轴建立如图2所示的
平面直角坐标系,则M点的坐标为(2,1)设N(x,y),则
N点所在区域由不等式组
确定,将x=2,y=2代入2x+y求得
最大值等于6
二、数列中的线性规划
例2 (苏州、无锡、常州、镇江2012届高三一模试题)等差数列
解:设此等差数列的首项为a,公差为d,
则
目标函数的范围如图3所示,可行域中两直线的交点坐标是(29,-2),
代入得a12=a+11d
的最大值是7故
三、导数中的线性规划
例3已知函数
[-1,3]上是减函数,求a+b的最小值
解:因为f(x)在区间[-1,3]上是减函数,所以f ′(x) 在区间
作出可行域(图4),求得a+b的最小值为2
四、函数单调性中的线性规划
例4定义在R上的函数y=f(x)是增函数,且为奇函数,若实数s,t满足不等式f(s2-2s)≥f(2t-t2)
,则当1≤s≤4时,求
3t+s的取值范围
解:因为f(x)是奇函数,
所以-f(2t-t2)=f(t2-2t)又y=f(x)是增函数,且
所表示的可行域(图5)将边界点A、B、C的坐标分别代入求得
3t+4的值
,比较得最大值和最小值分别为16、-2所以-2≤3t+s≤16
五、方程根的分布中的线性规划
例5已知
方程
x2-mx+n=0两根为
α,β,且
1≤α≤2≤β,求m2+n2的取值范围
解:设
f(x)=x2-mx+n,由已知得方程
x2-mx+n=0的一根在区间[1,2)内,另一根在区间
[2,+∞)内,因此
作出其可行域(图6)图中阴影部分的点到原点O的距离的最小值为
13,故
m2+n2的取值范围是
[13,+∞)
六、复数中的线性规划
例6(2012届高三同心圆梦模拟一)
复数
可行域如图7所示,将mn看成可行域内的点与原点O连线的斜率,求得
七、三角形三边关系中的线性规划
例7(苏州市2011届高三第一学期期末调研试题)已知△ABC的三边长为a,b,c且满足
b+2c≤3a,c+2a≤3b,
求ba的取值范围
解:因为a,b,c是三角形的三边,
所以a+b>c,
|a-b| 可行域如图8所示
将ba看成可行域内的点(a,b)与原点连线的斜率,
b-0a-0
的最大值为
八、直角三角形中的线性规划
例8直角三角形的三边长分别是7,24,25,P是其形内(包括边界)的一点,求P点到三边距离之和的最大值与最小值
解:不妨设三角形三边为AC=7,BC=24,AB=25,以直角顶点为坐标原点,建立如图9所示的平面直角坐标系,则AB的方程为
即7x+24y-168=0设△ABC形内(包括边界)
一点为P(x,y),它到三边的距离之和为
所确定的可行域组成将A(0,7)、B(24,0)、C(0,0)代入d中,当x=24,y=0时求得d的最大值等于24;当x=0,y=0时求得d的最小值等于
所以P点到三边距离之和的最大值等于24,最小值等于
九、不等式中的线性规划
例9已知实数a,b满足
a≥10,
a2b的最大值为n,最小值是m,求
nm的值
解:由题得a>0,b>0,将条件取常用对数,得
在此条件下求z =2x+y的最大值与最小值
可行域如图10所示,求得
,因此
综上所述,线性规划的考查已不再局限于线性规划本身,它的应用特点是:从“范围到范围”,即条件以“范围”、结论也以“范围(最值)”为特征这类试题近两年频频出现在数学的各个领域,成为试卷中一道靓丽的风景
一、向量中的线性规划
例1(南京市2012届高三第一次调研测试)如图1,在正方形ABCD中,已知AB=2,M为BC中点若N为正方形内(含边界)任意一点,求AM·AN的最大值
解:以A为坐标原点、AB所在直线为x轴建立如图2所示的
平面直角坐标系,则M点的坐标为(2,1)设N(x,y),则
N点所在区域由不等式组
确定,将x=2,y=2代入2x+y求得
最大值等于6
二、数列中的线性规划
例2 (苏州、无锡、常州、镇江2012届高三一模试题)等差数列
解:设此等差数列的首项为a,公差为d,
则
目标函数的范围如图3所示,可行域中两直线的交点坐标是(29,-2),
代入得a12=a+11d
的最大值是7故
三、导数中的线性规划
例3已知函数
[-1,3]上是减函数,求a+b的最小值
解:因为f(x)在区间[-1,3]上是减函数,所以f ′(x) 在区间
作出可行域(图4),求得a+b的最小值为2
四、函数单调性中的线性规划
例4定义在R上的函数y=f(x)是增函数,且为奇函数,若实数s,t满足不等式f(s2-2s)≥f(2t-t2)
,则当1≤s≤4时,求
3t+s的取值范围
解:因为f(x)是奇函数,
所以-f(2t-t2)=f(t2-2t)又y=f(x)是增函数,且
所表示的可行域(图5)将边界点A、B、C的坐标分别代入求得
3t+4的值
,比较得最大值和最小值分别为16、-2所以-2≤3t+s≤16
五、方程根的分布中的线性规划
例5已知
方程
x2-mx+n=0两根为
α,β,且
1≤α≤2≤β,求m2+n2的取值范围
解:设
f(x)=x2-mx+n,由已知得方程
x2-mx+n=0的一根在区间[1,2)内,另一根在区间
[2,+∞)内,因此
作出其可行域(图6)图中阴影部分的点到原点O的距离的最小值为
13,故
m2+n2的取值范围是
[13,+∞)
六、复数中的线性规划
例6(2012届高三同心圆梦模拟一)
复数
可行域如图7所示,将mn看成可行域内的点与原点O连线的斜率,求得
七、三角形三边关系中的线性规划
例7(苏州市2011届高三第一学期期末调研试题)已知△ABC的三边长为a,b,c且满足
b+2c≤3a,c+2a≤3b,
求ba的取值范围
解:因为a,b,c是三角形的三边,
所以a+b>c,
|a-b|
将ba看成可行域内的点(a,b)与原点连线的斜率,
b-0a-0
的最大值为
八、直角三角形中的线性规划
例8直角三角形的三边长分别是7,24,25,P是其形内(包括边界)的一点,求P点到三边距离之和的最大值与最小值
解:不妨设三角形三边为AC=7,BC=24,AB=25,以直角顶点为坐标原点,建立如图9所示的平面直角坐标系,则AB的方程为
即7x+24y-168=0设△ABC形内(包括边界)
一点为P(x,y),它到三边的距离之和为
所确定的可行域组成将A(0,7)、B(24,0)、C(0,0)代入d中,当x=24,y=0时求得d的最大值等于24;当x=0,y=0时求得d的最小值等于
所以P点到三边距离之和的最大值等于24,最小值等于
九、不等式中的线性规划
例9已知实数a,b满足
a≥10,
a2b的最大值为n,最小值是m,求
nm的值
解:由题得a>0,b>0,将条件取常用对数,得
在此条件下求z =2x+y的最大值与最小值
可行域如图10所示,求得
,因此
综上所述,线性规划的考查已不再局限于线性规划本身,它的应用特点是:从“范围到范围”,即条件以“范围”、结论也以“范围(最值)”为特征这类试题近两年频频出现在数学的各个领域,成为试卷中一道靓丽的风景