第3章教案(4)

2019-02-15 12:34

?2x?y?3?0?例2、利用区域求不等式组?2x?3y?6?0的整数解

?3x?5y?15?0?分析:不等式组的实数解集为三条直线l1:2x?y?3?0,l2:2x?3y?6?0,l3:3x?5y?15?0所围成的三角形区域内部(不含边界)。设l1?l2?A,l1?l3?B,l2?l3?C,求得区域内点横坐标范围,取出x的所有整数值,再代回原不等式组转化为y的一元不等式组得出相应的y的整数值。

解:设l1:2x?y?3?0,l2:2x?3y?6?0,l3:3x?5y?15?0,l1?l2?A,l1?l3?B,

l2?l3?C,∴A(153751275,),B(0,?3),C(,?)。于是看出区域内点的横坐标在(0,)内,取x=1,84191919??y??1?124??y??1,得y=-2,∴区域内有整点(1,-2)。2,3,当x=1时,代入原不等式组有?y???53?12?y???5?同理可求得另外三个整点(2,0),(2,-1),(3,-1)。

指出:求不等式的整数解即求区域内的整点是教学中的难点,它为线性规划中求最优整数解作铺垫。常有

两种处理方法,一种是通过打出网络求整点;另一种是本题解答中所采用的,先确定区域内点的横坐标的范围,确定x的所有整数值,再代回原不等式组,得出y的一元一次不等式组,再确定y的所有整数值,即先固定x,再用x制约y。

3.随堂练习2 1.(1)y?x?1; (2).x?y; (3).x?y

?x???x?2.画出不等式组??y??x??y?6?0y?035表示的平面区域

3.课本第86页的练习4

4.课时小结 进一步熟悉用不等式(组)的解集表示的平面区域。

5. 作业 1、课本第93页习题3.3[B]组的第1、2题

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(第7课时)

课题: §3.3.2简单的线性规划

【教学目标】

1.知识与技能:使学生了解二元一次不等式表示平面区域;了解线性规划的意义以及约束条件、目标函数、可行解、可行域、最优解等基本概念;了解线性规划问题的图解法,并能应用它解决一些简单的实际问题; 2.过程与方法:经历从实际情境中抽象出简单的线性规划问题的过程,提高数学建模能力;

3.情态与价值:培养学生观察、联想以及作图的能力,渗透集合、化归、数形结合的数学思想,提高学生“建模”和解决实际问题的能力。 【教学重点】

用图解法解决简单的线性规划问题 【教学难点】

准确求得线性规划问题的最优解 【教学过程】

1.课题导入 [复习提问]

1、二元一次不等式Ax?By?C?0在平面直角坐标系中表示什么图形? 2、怎样画二元一次不等式(组)所表示的平面区域?应注意哪些事项? 3、熟记“直线定界、特殊点定域”方法的内涵。

2.讲授新课 在现实生产、生活中,经常会遇到资源利用、人力调配、生产安排等问题。 1、下面我们就来看有关与生产安排的一个问题:

引例:某工厂有A、B两种配件生产甲、乙两种产品,每生产一件甲产品使用4个A配件耗时1h,每生产一件乙产品使用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8h计算,该厂所有可能的日生产安排是什么? (1)用不等式组表示问题中的限制条件:

设甲、乙两种产品分别生产x、y件,又已知条件可得二元一次不等式组:

?x?2y?8?4x?16???4y?12 ……………………………………………………………….(1) ?x?0???y?0(2)画出不等式组所表示的平面区域:

如图,图中的阴影部分的整点(坐标为整数的点)就代表所有可能的日生产安排。 (3)提出新问题:

进一步,若生产一件甲产品获利2万元,生产一件乙产品获利3万元,采用哪种生产安排利润最大? (4)尝试解答:

设生产甲产品x件,乙产品y件时,工厂获得的利润为z,则z=2x+3y.这样,上述问题就转化为:

当x,y满足不等式(1)并且为非负整数时,z的最大值是多少?

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把z=2x+3y变形为y??23x?z3,这是斜率为?23,在y轴上的截距为

z3的直线。当z变化时,可以

得到一族互相平行的直线,如图,由于这些直线的斜率是确定的,因此只要给定一个点,(例如(1,2)),就能确定一条直线(y??直线y??23x?z323x?83),这说明,截距

z3可以由平面内的一个点的坐标唯一确定。可以看到,

z3与不等式组(1)的区域的交点满足不等式组(1),而且当截距

23x?z3最大时,z取得最大值。

因此,问题可以转化为当直线y??与不等式组(1)确定的平面区域有公共点时,

z3在区域内找一个点P,使直线经过点P时截距(5)获得结果:

由上图可以看出,当实现y??值最大,最大值为

14323x?z3最大。

金国直线x=4与直线x+2y-8=0的交点M(4,2)时,截距的

3z,这时2x+3y=14.所以,每天生产甲产品4件,乙产品2件时,工厂可获得最大利润

14万元。

2、线性规划的有关概念:

①线性约束条件:在上述问题中,不等式组是一组变量x、y的约束条件,这组约束条件都是关于x、y的一次不等式,故又称线性约束条件.

②线性目标函数:

关于x、y的一次式z=2x+y是欲达到最大值或最小值所涉及的变量x、y的解析式,叫线性目标函数. ③线性规划问题:

一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题. ④可行解、可行域和最优解:

满足线性约束条件的解(x,y)叫可行解. 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或最小值的可行解叫线性规划问题的最优解. 3、 变换条件,加深理解

探究:课本第88页的探究活动

(1) 在上述问题中,如果生产一件甲产品获利3万元,每生产一件乙产品获利2万元,有应当如何安排

生产才能获得最大利润?在换几组数据试试。 (2) 有上述过程,你能得出最优解与可行域之间的关系吗?

3.随堂练习 1.请同学们结合课本P91练习1来掌握图解法解决简单的线性规划问题. ?y?x,?(1)求z=2x+y的最大值,使式中的x、y 满足约束条件?x?y?1,

?y??1.?y321Ox-y=011B(,)22x12-2-1A(2,-1)C(-1,-1)-1x+y-1=02x+y=0解:不等式组表示的平面区域如图所示: 当x=0,y=0时,z=2x+y=0

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点(0,0)在直线l0:2x+y=0上. 作一组与直线l0平行的直线

l:2x+y=t,t∈R.

y可知,在经过不等式组所表示的公共区域内的点且平行于l的直线中,以经过点A(2,-1)的直线所对应的t最大.

所以zmax=2×2-1=3.

(2)求z=3x+5y的最大值和最小值,使式中的x、y满足约束条件?5x?3y?15,? ?y?x?1,?x?5y?3.?x-y+1=09173x+5y=0(,)A88x-5y-3=01C-1Ox3-1B5x+3y-15=05解:不等式组所表示的平面区域如图所示:

从图示可知,直线3x+5y=t在经过不等式组所表示的公共区域内的点时,以经过点(-2,-1)的直线所对应的t最小,以经过点(,89178)的直线所对应的t最大.

所以zmin=3×(-2)+5×(-1)=-11.

zmax=3×

98+5×

178=14

4.课时小结 用图解法解决简单的线性规划问题的基本步骤: (1)寻找线性约束条件,线性目标函数;

(2)由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域; (3)在可行域内求目标函数的最优解

5. 作业 课本第93页习题[A]组的第2题.

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(第8课时)

课题: §3.3.2简单的线性规划

【教学目标】

1.知识与技能:掌握线性规划问题的图解法,并能应用它解决一些简单的实际问题;

2.过程与方法:经历从实际情境中抽象出简单的线性规划问题的过程,提高数学建模能力;

3.情态与价值:引发学生学习和使用数学知识的兴趣,发展创新精神,培养实事求是、理论与实际相结合的科学态度和科学道德。 【教学重点】

利用图解法求得线性规划问题的最优解; 【教学难点】

把实际问题转化成线性规划问题,并给出解答,解决难点的关键是根据实际问题中的已知条件,找出约束条件和目标函数,利用图解法求得最优解。 【教学过程】

1.课题导入 [复习引入]:

1、二元一次不等式Ax+By+C>0在平面直角坐标系中表示直线Ax+By+C=0某一侧所有点组成的平面区域(虚线表示区域不包括边界直线)

2、目标函数, 线性目标函数,线性规划问题,可行解,可行域, 最优解: 2.讲授新课

线性规划在实际中的应用:

线性规划的理论和方法主要在两类问题中得到应用,一是在人力、物力、资金等资源一定的条件下,如何使用它们来完成最多的任务;二是给定一项任务,如何合理安排和规划,能以最少的人力、物力、资金等资源来完成该项任务

下面我们就来看看线性规划在实际中的一些应用: [范例讲解]

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蛋白质,0.14kg脂肪,花费28元;而1kg食物B含有0.105kg碳

水化合物,0.14kg蛋白质,0.07kg脂肪,花费21元。为了满足营养专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?

指出:要完成一项确定的任务,如何统筹安排,尽量做到用最少的资源去完成它,这是线性规划中最常见的问题之一.

例6 在上一节例3中,若根据有关部门的规定,初中每人每年可收取学费1 600

元,高中每人每年可收取学费2 700元。那么开设初中班和高中班各多少

个,每年收取的学费总额最高多?

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