在高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中求最值問題或范圍問題是考試常見的題型,有時也是學(xué)生難以解決的問題,利用線性規(guī)劃的知識解決此類問題可以避免學(xué)生常犯的一些錯誤.下面就幾種常見的題型進行探討.
題型一:若變量x、y滿足約束條件y≤1x+y≥0x-y-2≤0,
則z=x-2y的最大值為?搖 ?搖.
分析:作出可行域如圖1所示.
作直線l:x-2y=0.
當(dāng)把l平移到l的位置時,此時過點A(1,-1),z的值最大,且z=1-2×(-1)=3.
若z=x-2y+5又如何解決?
題型二:設(shè)變量x,y滿足約束條件x-y≥-1x+y≥12x-y≤1,
則目標(biāo)函數(shù)z=的值域為?搖 ?搖.
分析:作出可行域如圖2所示.
目標(biāo)函數(shù)z表示可行域內(nèi)的點p(x,y)與固定點(-1,-1)之間的斜率的取值范圍,求出兩交點坐標(biāo),并求出點p與兩交點的斜率,得出:≤z≤2.
若z=,如何求z的取值范圍?
題型三:已知點M(x,y)滿足條件x-y+2≥0x+y-4≥02x-y-5≤0,
點N(x,y)滿足x+y-10y+23≤0,
則|MN|的最小值為?搖 ?搖.
分析:如圖3,畫出不等式組表示的可行域,而由x+y-10y+23=x+(y-5)-2≤0,得x+(y-5)≤2,該不等式表示以C(0,5)為圓心,為半徑的圓及其內(nèi)部,故點N在圓上或其內(nèi)部.由圖3可知,圓心C到平面區(qū)域(陰影三角形)的最小值為點C到直線x-y+2=0的距離d==,故|MN|的最小值為d
若在此題中,目標(biāo)函數(shù)z=x+y+2x+2y的最值如何求?
在不等式性質(zhì)的應(yīng)用中有這樣一道題:
設(shè)f(x)=ax+bx,且1≤f(-1)≤2,2≤f(1)≤4,求f(-2)的取值范圍.
學(xué)生常出現(xiàn)如下的錯解:由1≤f(-1)≤22≤f(1)≤4,得1≤a-b≤22≤a+b≤4,得1.5≤a≤30≤b≤1.5,
所以3≤f(-2)=4a-2b≤12.
錯在哪里?學(xué)生看不出,其實這樣多次運用同向不等式相加,導(dǎo)致范圍擴大,要引起學(xué)生足夠重視.
正確分析:f(-1)=a-b,f(1)=a+b,把a-b和a+b看做整體去處理,將f(-2)用a-b和a+b表示,正確解法如下:
令f(-2)=mf(-1)+nf(1),
即4a-2b=m(a-b)+n(a+b),
得m=3,n=1,所以f(-2)=3,f(-1)+f(1),而3≤3f(-1)≤6,2≤f(1)≤4,
所以5≤3f(-1)+f(1)≤10,即5≤f(-2)≤10.
這種純代數(shù)的方法個別學(xué)生始終難以理解,此類問題造成了學(xué)生的巨大心理壓力,但學(xué)了線性規(guī)劃后,利用線性規(guī)劃的知識解決此類問題學(xué)生就能得心應(yīng)手,找到自信.若用線性規(guī)劃的方法解決這道題,上述問題可轉(zhuǎn)化為:
已知約束條件:1≤a-b≤22≤a+b≤4,求目標(biāo)函數(shù)z=4a-2b的最大值和最小值問題就很簡單了.
變式練習(xí):已知f(x)=ax+c,滿足-4≤f(1)≤-1,-1≤f(2)≤5,求f(3)的取值范圍.