

線性規劃問題是高中數學“不等式”中的一小部分,在高考試卷中屢屢出現。近年來,為了提高試題考查效能,其題型更加靈活,不僅引入了參數,而且呈現出與其他知識有機融合的趨勢。如何設計“線性規劃問題”的復習,是擺在高三教師面前的小課題。筆者認為,教師應在理解數學、理解學生的基礎上構建復習主線,呈現有結構的、層層遞進的例題,幫助學生在復習“線性規劃”知識過程中,領悟思考方法,增強解決問題的能力,提升高三復習效率。
一、淺入:用基本題,夯實基礎
解決線性規劃問題的基本思路是“畫圖—平移—代值解答”,其中規范作圖是基礎。
1.僅涉及區域問題
例1不等式組2x+y-6≤0
x+y-3≥0
x≥0表示的平面區域的面積為( )
A.9 B.4 C. D.無窮大
解析:作可行域得△ABC,面積為。選(C)。
點評:可行域是線性規劃問題的重點之一,確定可行域的基本方法:直線定界(注意虛實),特殊點定域。規范的作圖是基礎。通過例1的呈現,實現“淺入”目的,有助于夯實基礎,為后續提升做準備。
2.目標函數是線性的
例2(2014·天津)設變量x,y滿足約束條件x+y-2≥0,
x-y-2≤0,
y≥1,則目標函數z=x+2y的最小值為( )。
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:作出平面區域。當z=x+2y經過A(1,1)時,得最小值3。選(B)
點評:根據線性約束條件求線性目標函數z=ax+by(b≠0)的最值問題是最常見的。其解決要點:(1)畫出可行域;(2)將線性目標函數化為斜截式y=-x+(b≠0),找到z與縱截距的關系,當b>0時,縱截距越大,z越大;當b<0時,則相反。
二、遞進:引入參數,推進探究
1.約束條件含參數
例3(2014 湖南)若變量x,y滿足約束條件y≤x,
x+y≤4,
y≥k,且z=2x+y的最小值為-6,則k=_____。
解析:先作出由y≤x,
x+y≤4,≤確定的區域,再作出直線2x+y=-6,它與陰影區域的邊界交于點A(-2,-2),所以直線y=k必過點A,最后確定可行域,再檢驗。故k=-2。
點評:當線性目標函數的最優解已知,求約束條件中的參數時,可行域往往未完全確定,解題時需充分結合最優解的信息,通過逆向思維,確定完整可行域。
2.目標函數含參數
例4(2014·浙江)當實數x,y滿足x+y-4≥0,
x-y-1≤0,
y≥1,時,1≤ax+y≤4恒成立,則實數a的取值范圍是______。
解析:作出可行域,將目標函數z=ax+y化為y=-ax+z,其中-a表示直線斜率,此時通過它與約束條件中的直線斜率比較大小,進行分類討論,知目標函數最小值在A(1,0)在取得,故a≥1,最大值在B(2,1)取得,故2a+1≤4,綜上1≤a≤。
此題的另一種解法是將可行域的三個頂點A(1,0),B(2,1),C(1,)的坐標均代入1≤ax+y≤4,可得1≤a≤。
點評:當目標函數中含參數時,通常需充分認識參數在式子中的意義,必要時進行分類討論。但有時可以借助特殊點、極端狀態等有效解題。上述解法二中用到了一個重要的結論:當可行域是封閉圖形,且目標函數為線性時,其最值必在頂點取得。
三、深出:有機融合,促進遷移
例5(2013溫州一模)設點A(1,-1),B(0,1)若直線ax+by=1與線段AB(包括端點)有公共點,則a2+b2的最小值為( )。
A. B. C. D.1
解析:由題知A、B在直線的兩側或直線上,即(a-b-1)(b-1)≤0,作出可行域,注意到a2+b2可視為該可行域內的點與原點的距離平方,由圖知,a2+b2的最小值為,選(C)。
點評:此題有其他解法,此處僅用可行域思想加以解決,顯得新穎獨到。