高中数学——二元一次不等式(组)表示的平面区域

2018年03月29日 浏览:

直线把平面内不在直线上的点分成两部分,同一侧的点的坐标代入Ax+By+C中的值的符号相同,异侧的点的坐标代入Ax+By+C中的值的符号相反。

对于直线Ax+By+C=0,当B≠0时,可化为:y=kx+b的形式。对于二元一次不等式表示的平面区域是直线y=kx+b的上方(包括直线y=kx+b).对于二元一次不等式表示的平面区域是直线y=kx+b的下方(包括直线y=kx+b)

注意:二元一次不等式与二元一次不等式

表示的平面区域不同,前者不包括直线Ax+By+C=0,后者包括直线Ax+By+C=0.

一、有关平面区域的问题

例1、①画出下列不等式组表示的平面区域。

②写出图(2)表示的平面区域对应的不等式组。

分析:不等式组表示的平面区域是各个不等式表示的平面区域的公共部分。

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①解:不等式x<3表示的平面区域是直线x=3左边的区域(不包括直线x=3)

不等式表示的平面区域是直线2y=x上方的区域(包括直线2y=x)

不等式表示的平面区域是直线3x+2y=6上方的区域(包括直线3x+2y=6)

不等式3y<x+9表示的平面区域是直线3y=x+9下方的区域(不包括直线3y=x+9)(如图(1))

图(1)

图(2)

②解:由图中的数据知:直线L1的方程是:,直线L2的方程是y=2,直线AB的方程是:

故图中的平面区域是不等式组表示的平面区域。

注意:在由不等式(组)画平面区域的时候,要注意是实线还是虚线。

二、由平面区域研究整数点的问题

例2、(1)满足线性约束条件的可行域中有多少个整点可行解?

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(2)求满足不等式整点(x,y)的个数及平面区域的面积。

分析:求可行域中的整点的个数常用的方法:首先作出准确的可行域,其次在可行域内找格点。

解:(1)作出可行域如图(1),由图知:可行域中的整点可行解有三个(0,0),(1,-1),(2,-2)

(2)对x,y的符号进行讨论,去掉绝对值,有如下的四种情形:

(i)x>0,y>0时,不等式化为:,(ii)x<0,y<0时,不等式化为:

(iii),x>0,y<0时,不等式化为:,(iv),x<0,y>0时,不等式化为:

针对上述四种情形:画出可行域如图(2)。按x,y取整数连成网格找格点。

共有:个。

平面区域是一个边长为的正方形。故所求平面区域的面积是32

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图(1)                                                            图(2)

三、求线性及非线性目标函数的最值问题

例3、已知求下列目标函数的最值或取值范围。

(1)求z=x+2y-4的最大值。(2)求的最小值。(3)求的取值范围。

分析:(1)只要求出线性目标p=x+2y的最大值就可以求出z的最大值。

(2)(x-0)2+(y-5)2,故z可以看作可行域内任意一点P(x,y)到定点Q(0,5)的距离的平方。即要求z的最小值,只需求|PQ|2的最小值。

(3)由=知:z表示可行域内的任意一点Q(x,y)与定点T的连线斜率的2倍,故要求z的取值范围,只需求斜率的取值范围。

解:(1)利用图解法求线性函数p=x+2y的最大值。

由已知得:A(1,3),B(3,1),C(7,9). 令x+2y=0,并把该直线向上平移,显然过可行域内点C时p=x+2y最大,此时p的最大值是25,即z的最大值是21.

(2)过定点Q作AC的垂线(如图),垂足是M . 即|QM|是 |PQ|的最小值。

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由点到直线距离公式得:|MQ|=.故z的最小值是

(3)由图知:定点T与可行域内的点的连线斜率最大是,最小的是

由斜率公式得:

故z的取值范围是:2