2021届高考数学一轮复习第七章不等式第2节二元一次不等式组与简单的线性规划问题教学案含解析新人教A版

1、- 1 -第第 2 2 节节二元一次不等式二元一次不等式( (组组) )与简单的线性规划问题与简单的线性规划问题考试要求1.会从实际情境中抽象出二元一次不等式组；2.了解二元一次不等式的几何意义，能用平面区域表示二元一次不等式组；3.会从实际情境中抽象出一些简单的二元线性规划问题，并能加以解决.知 识 梳 理1.二元一次不等式(组)表示的平面区域不等式表示区域axbyc0直线axbyc0 某一侧的所有点组成的平面区域不包括边界直线axbyc0包括边界直线不等式组各个不等式所表示平面区域的公共部分2.点p1(x1，y1)和p2(x2，y2)位于直线axbyc0 的两侧的充要条件是(ax1by1c

2、)(ax2by2c)0.3.线性规划的有关概念名称意义线性约束条件由x，y的一次不等式(或方程)组成的不等式组，是对x，y的约束条件目标函数关于x，y的解析式线性目标函数关于x，y的一次解析式可行解满足线性约束条件的解(x，y)可行域所有可行解组成的集合最优解使目标函数达到最大值或最小值的可行解线性规划问题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常用结论与微点提醒1.画二元一次不等式表示的平面区域的直线定界，特殊点定域：(1)直线定界：不等式中无等号时直线画成虚线，有等号时直线画成实线；(2)特殊点定域：若直线不过原点，特殊点常选原点；若直线过原点，则特殊点常选取(0，1)或(1，

3、0)来验证.2.判定二元一次不等式表示的区域(1)若b(axbyc)0 时，区域为直线axbyc0 的上方.(2)若b(axbyc)0 表示的平面区域在直线xy10 的下方.(4)直线axbyz0 在y轴上的截距是zb.答案(1)(2)(3)(4)2.(老教材必修 5p86t3 改编)不等式组x3y60，xy20表示的平面区域是()解析x3y60 表示直线x3y60 及其右下方部分，xy20 表示直线xy20 左上方部分，故不等式表示的平面区域为选项 b.答案b3.(老教材必修 5p91 练习 t1(1)改编)已知x，y满足约束条件yx，xy1，y1，则z2xy1 的最大值、最小值分别是()a

4、.3，3b.2，4c.4，2d.4，4解析不等式组所表示的平面区域如图所示.- 3 -其中a(1，1)，b(2，1)，c12，12 ，画直线l0：y2x，平移l0过b时，zmax4，平移l0过点a时，zmin2.答案c4.(2020合肥一中月考)在平面直角坐标系xoy中，不等式组1xy3，1xy1表示图形的面积等于()a.1b.2c.3d.4解析不等式组对应的平面区域如图，即对应的区域为正方形abcd，其中a(0，1)，d(1，0)，边长ad 2，则正方形的面积s 2 22.答案b5.(2018北京卷)若x，y满足x1y2x，则 2yx的最小值是_.解析作出不等式组y2x，x1y所表示的平面区

5、域如图中阴影部分所示，令z2yx，作出直线 2yx0，平移该直线，当直线过点a(1，2)时，2yx取得最小值，最小值为 2213.答案36.已知x，y满足xy50，xy0，x3，若使得zaxy取最大值的点(x，y)有无数个，则a的值为- 4 -_.解析先根据约束条件画出可行域，如图中阴影部分(含边界)所示，当直线zaxy和直线ab重合时，z取得最大值的点(x，y)有无数个，akab1，a1.答案1考点一二元一次不等式(组)表示的平面区域【例 1】 (1)(2019北京西城区二模)在平面直角坐标系中，不等式组3xy0，x 3y20，y0表示的平面区域的面积是()a.32b. 3c. 2d.2 3

6、(2)若不等式组xy0，2xy2，y0，xya表示的平面区域的形状是三角形，则a的取值范围是()a.43，b.(0，1c.1，43d.(0，143，解析(1)作出不等式组表示的平面区域是以点o(0，0)，b(2，0)和a(1， 3)为顶点的三角形区域，如图所示的阴影部分(含边界)，由图知该平面区域的面积为122 3 3.- 5 -(2)作出不等式组xy0，2xy2，y0表示的平面区域(如图中阴影部分表示).由图知，要使原不等式组表示的平面区域的形状为三角形，只需动直线l：xya在l1，l2之间(包含l2，不包含l1)或l3上方(包含l3)，故 0a1 或a43.答案(1)b(2)d规律方法平面

7、区域的形状问题主要有两种题型：(1)确定平面区域的形状，求解时先画满足条件的平面区域，然后判断其形状；(2)根据平面区域的形状求解参数问题，求解时通常先画满足条件的平面区域，但要注意对参数进行必要的讨论.【训练 1】 (2019深圳二模)已知直线ykx3 经过不等式组xy20，2xy4，y4所表示的平面区域，则实数k的取值范围是()a.72，32b.，72 32，c.72，74d.，72 74，解析画出不等组xy20，2xy4，y4所表示的平面区域，如图所示，直线ykx3 过定点m(0，3)，由y4，xy20，解得a(2，4)，- 6 -当直线ykx3 过点a时，k340（2）72；由2xy4

8、，xy20，解得b(2，0)，当直线ykx3 过点b时，k300232.由图形知，实数k的取值范围是，72 32，.答案b考点二求目标函数的最值多维探究角度 1求线性目标函数的最值【例 21】 (2019浙江卷)若实数x，y满足约束条件x3y40，3xy40，xy0，则z3x2y的最大值是()a.1b.1c.10d.12解析如图，不等式组表示的平面区域是以a(1，1)，b(1，1)，c(2，2)为顶点的abc区域(包含边界).作出直线y32x并平移，知当直线y32xz2经过c(2，2)时，z取得最大值，且zmax322210.答案c规律方法求目标函数zaxby的最大值或最小值，先准确作出可行域

9、，令目标函数z0，将直线axby0 平行移动，借助目标函数的几何意义求目标函数的最值.角度 2求非线性目标函数的最值【例 22】 (2020衡水中学六调)设x，y满足约束条件xy60，x3，xy30，则zxy1x1的取值范围是()a.(，81，)b.(，101，)c.8，1d.10，1解析由约束条件作出可行域，如图中阴影部分所示(包括边界).- 7 -由题意知点a32，92 ，b(3，0)，c(3，9).而目标函数zxy1x11yx1的几何意义是可行域内的点(x，y)与点(1，0)连线的斜率与 1 的和，由图可知，yx10 或yx19，所以z1 或z8，即zxy1x1的取值范围为(，81，).

10、故选 a.答案a规律方法目标函数不是直线形式时，此类问题常考虑目标函数的几何意义，常见代数式的几何意义主要有：(1)x2y2表示点(x，y)与原点(0， 0)间的距离， （xa）2（yb）2表示点(x，y)与点(a，b)间的距离；(2)yx表示点(x，y)与原点(0，0)连线的斜率，ybxa表示点(x，y)与点(a，b)连线的斜率.角度 3求参数值或取值范围【例 23】 (2020惠州调研)已知实数x，y满足x3y50，xy10，xa0，若zx2y的最小值为4，则实数a()a.1b.2c.4d.8解析作出不等式组表示的平面区域，如图中阴影部分所示，当直线zx2y经过点ca，a53时，z取得最小

11、值4，所以a2a534，解得a2.- 8 -答案b规律方法当目标函数中含有参数时，要根据临界位置确定参数所满足的条件.【训练 2】 (1)(角度 1)(2019全国卷)若变量x，y满足约束条件2x3y60，xy30，y20，则z3xy的最大值是_.(2)(角度 2)若x，y满足约束条件xy20，2y10，x10，则zx22xy2的最小值为()a.12b.14c.12d.34(3)(角度 3)若x，y满足条件3x5y60，2x3y150，y0，当且仅当xy3 时，zaxy取最大值，则实数a的取值范围是()a.23，35b.，35 23，c.35，23d.，23 35，解析(1)作出已知约束条件对

12、应的可行域(图中阴影部分)，由图易知，当直线y3xz过点c时，z最小，即z最大.由xy30，2x3y60，解得x3，y0，所以c点坐标为(3，0)，故zmax3309.(2)画出约束条件对应的平面区域，如图中阴影部分所示，zx22xy2(x1)2y21，其几何意义是平面区域内的点(x，y)到定点(1，0)的距离的平方再减去 1.- 9 -观察图形可得，平面区域内的点到定点(1，0)的距离的最小值为12，故zx22xy2的最小值为zmin14134.(3)不等式组对应的平面区域如图，由图可知，当目标函数的斜率满足23a35，即35a23时，zaxy仅在xy3 时取得最大值，故选 c.答案(1)9

13、(2)d(3)c考点三实际生活中的线性规划问题【例 3】 某企业生产甲、乙两种产品均需用a，b两种原料.已知生产 1 吨每种产品所需原料及每天原料的可用限额如表所示.如果生产 1 吨甲、乙产品可获利润分别为 3 万元、4 万元，则该企业每天可获得最大利润为()甲乙原料限额a(吨)3212b(吨)128a.12 万元b.16 万元c.17 万元d.18 万元解析设每天生产甲、乙产品分别为x吨、y吨，每天所获利润为z万元，则有3x2y12，x2y8，x0，y0，目标函数z3x4y，线性约束条件表示的可行域如图阴影部分所示，可得目标函数在点a处取到最大值.由x2y8，3x2y12得a(2，3).则z

14、max324318(万元).答案d- 10 -规律方法1.解线性规划应用题的步骤.(1)转化设元，写出约束条件和目标函数，从而将实际问题转化为线性规划问题；(2)求解解这个纯数学的线性规划问题；(3)作答将数学问题的答案还原为实际问题的答案.2.解线性规划应用题，可先找出各变量之间的关系，最好列成表格，然后用字母表示变量，列出线性约束条件，写出要研究的函数，转化成线性规划问题.【训练 3】 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 1 600 元/辆和 2 400 元/辆，旅行社要求租车总数不超过 21 辆，且b型

15、车不多于a型车 7 辆，则租金最少为()a.31 200 元b.36 000 元c.36 800 元d.38 400 元解析设旅行社租用a型客车x辆，b型客车y辆，租金为z元，则线性约束条件为xy21，yx7，36x60y900，x，yn n.目标函数为z1 600 x2 400y.画出可行域如图中阴影部分所示，可知目标函数过点n时，取得最小值，由yx7，36x60y900，解得x5，y12，故n(5，12)，故zmin1 60052 4001236 800(元).答案c直观想象高考命题中线性规划问题类型探析直观想象是指借助生动的几何直观和空间想象感知事物的形态变化与运动规律.线性规划问题是在

16、一组约束条件下，利用数形结合求最优解，求解方法灵活，常考常新.类型 1目标函数含参数- 11 -【例 1】 设不等式组x0，x3y4，3xy4所表示的平面区域为d，若直线ya(x1)与d有公共点，则a的取值范围是_.解析由可行域(如图)易知直线ya(x1)过定点p(1，0).当直线ya(x1)经过x3y4 与 3xy4 的交点a(1，1)时，a取得最小值12；当直线ya(x1)经过x0 与 3xy4 的交点b时，a取得最大值 4.故a的取值范围为12，4.答案12，4思维升华1.“目标函数”含参，使问题从“静态”化为“动态”，即对线性规则问题融入动态因素，用运动变化的观点来探究参数，此类试题旨

17、在考查学生逆向思维及数形结合解决问题的能力.2.当“目标函数”含参时，可先画出可行域，然后用数形结合思想，通过比较目标函数与边界有关直线的倾斜程度，直观求解.类型 2线性约束条件含参【例 2】 已知z2xy，其中实数x，y满足yx，xy2，xa，且z的最大值是最小值的 4 倍，则a的值是()a.211b.14c.4d.112解析作出不等式组对应的平面区域如图：- 12 -由z2xy得y2xz，由图可知当直线y2xz经过点a时，直线的纵截距最大，z取最大值.由xy2，yx，解得x1，y1，即a(1，1)，zmax2113.当直线y2xz经过点b时，直线的纵截距最小，此时z最小.由xa，yx，解得

18、xa，ya，则点b(a，a).zmin2aa3a，z的最大值是最小值的 4 倍，343a，即a14.答案b思维升华当“约束条件”含参时，可根据条件先确定可行域上的边界点或者边界线，进而确定“约束条件”中所含有的参数值，然后画出可行域，把问题转化为一般形式的线性规划问题.类型 3“隐性”的线性规划问题【例 3】 如果函数f(x)12(m2)x2(n8)x1(m0，n0)在区间12，2上单调递减，则mn的最大值为()a.16b.18c.25d.812解析f(x)(m2)xn8.由已知得： 对任意的x12，2，f(x)0， 所以f12 0，f(2)0，所以m0，n0，m2n18，2mn12.画出可行

19、域，如图，令mnt，- 13 -则当n0 时，t0；当n0 时，mtn.由线性规划的相关知识，只有当直线 2mn12 与曲线mtn相切时，t取得最大值.由tn212，612ntn，解得n6，t18.所以(mn)max18.答案b思维升华1.本例以函数为载体隐蔽“约束条件”，有效实现了知识模块的交汇，例 3 要求从题设中抓住本质条件，转化为关于“m，n”的约束条件.2.解题的关键是要准确无误地将已知条件转化为线性约束条件作出可行域，抓住可行域中所求点的相应几何意义.该题立意新颖，在注意基础知识的同时，渗透了等价转化思想和数形结合思想，考查了学生的综合应用能力.a 级基础巩固一、选择题1.已知点(

20、3，1)和点(4，6)在直线 3x2ya0 的两侧，则a的取值范围为()a.(24，7)b.(7，24)c.(，7)(24，)d.(，24)(7，)解析根据题意知(92a)(1212a)0，即(a7)(a24)0，解得7a24.答案b2.在平面直角坐标系中，不等式组x0，xy2，xy所表示的平面区域的面积为()a.1b.2c.4d.8解析不等式组表示的平面区域是以点(0， 0)， (0， 2)和(1， 1)为顶点的三角形区域(含边界)，- 14 -则面积为12211.答案a3.设x，y满足约束条件2x3y30，2x3y30，y30，则z2xy的最小值是()a.15b.9c.1d.9解析作出不等

21、式组表示的可行域，结合目标函数的几何意义得函数在点b(6，3)处取得最小值zmin12315.答案a4.(2019天津卷)设变量x，y满足约束条件xy20，xy20，x1，y1，则目标函数z4xy的最大值为()a.2b.3c.5d.6解析由约束条件作出可行域如图中阴影部分(含边界)所示.z4xy可化为y4xz，作直线l0：y4x，并进行平移，显然当l0过点a(1，1)时，z取得最大值，zmax4(1)15.故选 c.答案c5.(一题多解)(2019全国卷)记不等式组xy6，2xy0表示的平面区域为d.命题p：(x，y)d，2xy9；命题q：(x，y)d，2xy12.下面给出了四个命题：pq；綈

22、pq；p綈q；綈p綈q.- 15 -这四个命题中，所有真命题的编号是()a.b.c.d.解析法一画出可行域如图中阴影部分所示.目标函数z2xy是一组平行移动的直线， 且z的几何意义是直线z2xy的纵截距.显然，直线过点a(2，4)时，zmin2248，即z2xy8.2xy8，).由此得命题p：(x，y)d，2xy9 正确；命题q：(x，y)d，2xy12 不正确.真，假.法二取x4，y5，满足不等式组xy6，2xy0，且满足 2xy9，不满足 2xy12，故p真，q假.真，假.答案a6.(2019武汉模拟)已知xy0，3xy60，xy20，则z22xy的最小值是()a.1b.16c.8d.4解

23、析作出不等式组对应的平面区域如图，设m2xy，则y2xm，由图可知当直线y2xm经过点a时，直线在y轴上的截距最小，此时m最小，z也最小，由xy0，xy20解得x1，y1，即a(1，1)，- 16 -mmin2113，则zmin238.答案c7.(2020长沙一模)若x，y满足xy0，xy0，x1，则z2xy的取值范围是()a.0，3b.1，3c.3，0d.3，1解析作出xy0，xy0，x1表示的可行域如图中阴影部分所示：联立x1，xy0，解得x1，y1，即b(1，1)，化目标函数z2xy为y2xz，由图可知，当直线y2xz过原点时，直线在y轴上的截距最大，z有最小值，为 2000；当直线y2

24、xz过点b时，直线在y轴上的截距最小，z有最大值，为 21(1)3，z2xy的取值范围是0，3.故选 a.答案a8.(2019北京卷)若x，y满足|x|1y，且y1，则 3xy的最大值为()a.7b.1c.5d.7解析由|x|1y，且y1，得xy10，xy10，y1.作出可行域如图阴影部分所示.- 17 -设z3xy，则y3xz.作直线l0：y3x，并进行平移.显然当l0过点a(2，1)时，z取最大值，zmax3215.故选 c.答案c二、填空题9.(2020河南六校联考)不等式组x20，x2y40，xy20表示的平面区域的面积为_.解析依据不等式组画出可行域，如图阴影部分所示.平面区域为ab

25、c及其内部，其中a(2，0)，b(0，2)，c(2，3)，所以所求面积为122|ac|3.答案310.(多填题)(2019北京卷)若x，y满足x2，y1，4x3y10，则yx的最小值为_， 最大值为_.解析作出可行域，如图阴影部分所示.设zyx，则yxz.z的几何意义是直线yxz的纵截距，通过图象可知，当直线yxz经过点a(2，3)时，z取得最大值，此时zmax321.当经过点b(2，1)时，z取得最小值，此时zmin123.答案31- 18 -11.若x，y满足约束条件x10，xy0，xy40，则yx的最大值为_.解析作出约束条件表示的可行域如图中阴影部分所示，由斜率的意义知，yx是可行域内

26、一点与原点连线的斜率，由图可知，点a(1，3)与原点连线的斜率最大，故yx的最大值为 3.答案312.已知实数x，y满足x2y0，xy0，0yk，且zxy的最大值为 6，则(x5)2y2的最小值为_.解析如图，作出不等式组x2y0，xy0，0yk对应的平面区域，由zxy，得yxz，平移直线yx，由图可知当直线yxz经过点a时，直线yxz在y轴上的截距最大，此时z最大，为 6，即xy6.由xy6，xy0得a(3，3)，直线yk过点a，k3.(x5)2y2的几何意义是可行域内的点(x，y)与d(5， 0)的距离的平方， 由可行域可知， (x5)2y2min等于d(5，0)到直线x2y0 的距离的平

27、方.则(x5)2y2的最小值为|5|122225.答案5b 级能力提升- 19 -13.(2020九江重点中学联考)已知实数x，y满足线性约束条件xy2，yx，x1，则其表示的平面区域外接圆的面积为()a.b.2c.4d.6解析依据不等式组画出可行域如图(abc及其内部)，xy2 与yx垂直，abc为直角，即abc为直角三角形，ac为abc外接圆的直径，又a(1，3)，c(1，1)，ac4，abc外接圆的半径r2，abc外接圆的面积为r24，即所求平面区域外接圆的面积为 4.故选 c.答案c14.(2019漳州一模)若实数x，y满足3xy30，x2y20，则xy()a.有最小值无最大值b.有最

28、大值无最小值c.既有最小值也有最大值d.既无最小值也无最大值解析依据不等式组画出可行域如图中阴影部分所示.- 20 -由3xy30，x2y20得a85，95 .由图易知：当x85，y95时，xy有最小值175，没有最大值.故选 a.答案a15.已知实数x，y满足y1，y2x1，xym.如果目标函数zxy的最小值为1，则实数m_.解析画出不等式组所表示的可行域如图中阴影部分所示，作直线l：yx，平移l可知，当直线l经过a时符合题意，由y2x1，xy1，解得x2，y3.又a(2，3)在直线xym上，则m5.答案516.某公司生产甲、乙两种桶装产品.已知生产甲产品 1 桶需耗a原料 1 千克、b原料 2 千克；生产乙产品 1 桶