[利用线性规划巧解常见的最值问题]线性规划巧解不画图

  在高中数学学习中求最值问题或范围问题是考试常见的题型,有时也是学生难以解决的问题,利用线性规划的知识解决此类问题可以避免学生常犯的一些错误.下面就几种常见的题型进行探讨.
  题型一:若变量x、y满足约束条件y≤1x+y≥0x-y-2≤0,
  则z=x-2y的最大值为?摇 ?摇.
  分析:作出可行域如图1所示.
  作直线l:x-2y=0.
  当把l平移到l的位置时,此时过点A(1,-1),z的值最大,且z=1-2×(-1)=3.
  若z=x-2y+5又如何解决?
  题型二:设变量x,y满足约束条件x-y≥-1x+y≥12x-y≤1,
  则目标函数z=的值域为?摇 ?摇.
  分析:作出可行域如图2所示.
  目标函数z表示可行域内的点p(x,y)与固定点(-1,-1)之间的斜率的取值范围,求出两交点坐标,并求出点p与两交点的斜率,得出:≤z≤2.
  若z=,如何求z的取值范围?
  题型三:已知点M(x,y)满足条件x-y+2≥0x+y-4≥02x-y-5≤0,
  点N(x,y)满足x+y-10y+23≤0,
  则|MN|的最小值为?摇 ?摇.
  分析:如图3,画出不等式组表示的可行域,而由x+y-10y+23=x+(y-5)-2≤0,得x+(y-5)≤2,该不等式表示以C(0,5)为圆心,为半径的圆及其内部,故点N在圆上或其内部.由图3可知,圆心C到平面区域(阴影三角形)的最小值为点C到直线x-y+2=0的距离d==,故|MN|的最小值为d
  若在此题中,目标函数z=x+y+2x+2y的最值如何求?
  在不等式性质的应用中有这样一道题:
  设f(x)=ax+bx,且1≤f(-1)≤2,2≤f(1)≤4,求f(-2)的取值范围.
  学生常出现如下的错解: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.
  错在哪里?学生看不出,其实这样多次运用同向不等式相加,导致范围扩大,要引起学生足够重视.
  正确分析:f(-1)=a-b,f(1)=a+b,把a-b和a+b看做整体去处理,将f(-2)用a-b和a+b表示,正确解法如下:
  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.
  这种纯代数的方法个别学生始终难以理解,此类问题造成了学生的巨大心理压力,但学了线性规划后,利用线性规划的知识解决此类问题学生就能得心应手,找到自信.若用线性规划的方法解决这道题,上述问题可转化为:
  已知约束条件:1≤a-b≤22≤a+b≤4,求目标函数z=4a-2b的最大值和最小值问题就很简单了.
  变式练习:已知f(x)=ax+c,满足-4≤f(1)≤-1,-1≤f(2)≤5,求f(3)的取值范围.
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