高中数学 3.3.4 简单线性规划问题的实际应用配套课件 新人教A版必修5.ppt

3 3 4简单线性规划问题的实际应用 学习目标 1 从实际情境中抽象出简单的线性规划问题 建立数学模 型 2 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 线性规划的理论和方法主要用于解决以下两类问题 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 财力 物力 资金等资源来完成该项任务 线性规划解应用题的一般步骤 x y z 约束条件 1 设出 2 列出 确定 3 画出 目标函数 可行域 4 作目标函数表示的一族平行直线 使其中某条直线与 有交点 且使其截距最大或最小 5 判断 求出目标函数的 并回到原 问题中作答 可行域 最优解 最值 z 6x 4y 练习 有5辆6吨的汽车 4辆4吨的汽车 要运送最多的货物 完成这项运输任务的线性目标函数为 问题探究 1 简单线性规划在实际生产生活中主要解决哪些问题 答案 简单的线性规划在实际生产生活中应用非常广泛 主要解决的问题是 在资源的限制下 如何使用资源来完成最多的生产任务 或是给定一项任务 如何合理安排和规划 能以最少的资源来完成 如常见的任务安排问题 配料问题 下料问题 布局问题 库存问题 通常解法是将实际问题转化为数学模型 归结为线性规划 使用图解法解决 2 应用线性规划的图解方法 应具备哪些条件 答案 线性规划问题一般用图解法 其步骤如下 1 根据题意 设出变量x y 2 找出线性约束条件 3 确定线性目标函数z f x y 4 画出可行域 即各约束条件所示区域的公共区域 5 利用线性目标函数作平行直线系f x y t t为参数 6 观察图形 找到直线f x y t在可行域上使t取得欲求 最值的位置 以确定最优解 给出答案 题型1资源配置问题 例1 某工艺品加工厂准备生产具有收藏价值的奥运会标志 中国印 舞动的北京 和奥运会吉祥物 福娃 该厂所用的主要原料为a b两种贵重金属 已知生产一套奥运会标志需用原料a和原料b的量分别为4盒和3盒 生产一套奥运会吉祥物需用原料a和原料b的量分别为5盒和10盒 若奥运会标志每套可获利700元 奥运会吉祥物每套可获利1200元 该厂月初一次性购进原料a b的量分别为200盒和300盒 问该厂生产奥运会标志和奥运会吉祥物各多少套才能使该厂月利润最大 最大利润为多少 思维突破 将文字语言转化为数学式子建立线性规划模型 解 设该厂每月生产奥运会标志和奥运会吉祥物分别为x y套 月利润为z元 由题意 得 作出可行域如图d19所示 图d19 目标函数为z 700 x 1200y 将点a 20 24 代入z 700 x 1200y 得zmax 700 20 1200 24 42800 元 答 当该厂生产奥运会标志和吉祥物分别为20 24套时 月利润最大 最大利润为42800元 变式与拓展 1 某糖果厂生产a b两种糖果 a种糖果每箱获利润40元 b种糖果每箱获利润50元 其生产过程分为混合 烹调 包装三道工序 下表为每箱糖果生产过程中所需平均时间 单位 分钟 每种糖果的生产过程中 混合的设备至多能用12小时 烹调的设备至多只能用机30小时 包装的设备只能用15小时 试求每种糖果各生产多少箱可获得最大利润 求目标函数z 40 x 50y的最大值 作出可行域 如图d22 其边界oa y 0 ab 3x y 900 0 bc 5x 4y 1800 0 cd x 2y 720 0 do x 0 图d22 zmax 40 120 50 300 19800 即生产a种糖果120箱 生产b种糖果300箱 可得最大利润19800元 题型2降低资源消耗问题 例2 某工厂利用两种燃料生产三种不同的产品a b c 每消耗一吨燃料与产品a b c有下列关系 现知每吨燃料甲与燃料乙的价格之比为2 3 现需要三种产品a b c各50吨 63吨 65吨 问如何使用两种燃料 才能使该厂成本最低 思维突破 由于该厂成本与两种燃料使用量有关 而产品a b c又与这两种燃料有关 且这三种产品的产量也有限制 因此这是一道求线性目标函数在线性约束条件下的最小值问题 这类简单的线性规划问题一般都可以利用二元一次不等式组求在可行域上的最优解 解 设该厂使用燃料甲x吨 燃料乙y吨 甲每吨2t元 则乙每吨为3t元 则成本为z 2tx 3ty t 2x 3y 因此 只需求2x 3y的最小值即可 作出不等式组所表示的平面区域 如图3 3 4 图3 3 4 变式与拓展 2 医院用甲 乙两种原料为手术后的病人配营养餐 甲种原料每10g含5个单位蛋白质和10个单位铁质 售价3元 乙种原料每10g含7个单位蛋白质和4个单位铁质 售价2元 若病人每餐至少需要35个单位蛋白质和40个单位铁质 试问 应如何使用甲 乙原料 才能既满足营养 又使费用最省 解 设甲 乙两种原料分别用10 xg和10yg 图d23 题型3整数解处理 例3 2013年湖北 某旅行社租用a b两种型号的客车安排900名客人旅行 a b两种车辆的载客量分别为36人和60人 租金分别为1600元 辆和2400元 辆 旅行社要求租车总数不超过21辆 且b型车不多于a型车7辆 则租金最 少为 a 31200元c 36800元 b 36000元d 38400元 思维突破 设a型客车x辆 b型客车y辆 问题转化为线性规划问题 同时应注意到题中的x y只能取整数 解析 设分别租用a b两种型号的客车x辆 y辆 x y n 所用的总租金为z元 则z 1600 x 2400y 其中x y满足不等式组 画出可行域如图d20 根据线性规划中截距问题 可求得最优解为x 5 y 12 此时z最小为36800 故选c 图d20 答案 c 根据已知条件写出不等式组是做题的第一步 第二步画出可行域 第三步找出最优解 其中最困难的是第二步 整数解的线性规划问题 若取最小值时不是整数点 则考虑此点附近的整数点 例4 某沙漠地带 考察车每天行驶200千米 每辆考察车可以装载供行驶14天的汽油 现有5辆考察车 同时从驻地a出发 计划完成任务后 再沿原路返回驻地 为了让其中3辆车尽可能向更远的地方进行考察 然后再一起返回 甲 乙两车行至b处后 仅留足自己返回驻所必需的汽油 将多余的汽油供给另外3辆使用 问 其他3辆可以行进的最远路是多少千米 易错分析 对线性的约束条件考虑不清不全 没考虑甲 乙两车供油后 自己还须返回这一条件 导致约束条件出错 解 设考察行至b处用了x天 从b处到最远处用了y天 则有2 3 x y 2x 14 5 即5x 3y 35 且x 0 y 0 同时从其余3辆车的载油量考虑 14 5 5 2 x 14 3 即x 4 作可行域 如图d21 则m 4 5 图d21 作直线l x y 0 向右平移过点m时 zmax 9 最远路程为200 4 5 1800 千米 方法 规律 小结 1 线性规划的两类重要实际问题的解题思路 1 应准确建立数学模型 即根据题意找出约束条件 确定 线性目标函数 2 用图解法求得数学模型的解 即画出可行域 在可行域 内求得使目标函数取最值的解 3 还要根据实际意义将数学模型的解转化为实际问题的 解 即结合实际情况求得最优解 2 应用线性规