■河北省邢臺(tái)市第十九中學(xué) 劉鵬杰

多角度探究求目標(biāo)函數(shù)的最值題型

■河北省邢臺(tái)市第十九中學(xué) 劉鵬杰

線性規(guī)劃問題是高考的重點(diǎn),并且線性規(guī)劃問題具有代數(shù)和幾何的雙重形式,多與函數(shù)、平面向量、數(shù)列、三角、概率等問題交叉滲透,自然地融合在一起,使數(shù)學(xué)問題的解答變得更加新穎別致。歸納起來常見的命題角度有:(1)求線性目標(biāo)函數(shù)的最值;(2)求非線性目標(biāo)的最值;(3)求線性規(guī)劃問題中的參數(shù)值。

求目標(biāo)函數(shù)的最值要明確以下幾個(gè)概念:

(1)約束條件:由變量x,y組成的不等式(組);

(2)線性約束條件:由關(guān)于x,y的一次不等式組成的不等式組;

(3)目標(biāo)函數(shù):關(guān)于x,y的函數(shù)解析式,如z=2x+3y等;

(4)可行解:滿足線性約束條件的解(x,y);

(5)最優(yōu)解:使目標(biāo)函數(shù)取得最大值或最小值的可行解。

題型一：求線性目標(biāo)函數(shù)的最值

A.10 B.8 C.3 D.2

解析：作出可行域,如圖1中陰影部分所示。

由z=2x-y得y=2x-z,作出直線y=2x,平移使之經(jīng)過可行域,觀察可知,當(dāng)直線經(jīng)過點(diǎn)A(5,2)時(shí),對(duì)應(yīng)的z值最大。故zmax=2×5-2=8。選B。

圖1

解析：根據(jù)題意畫出可行域,如圖2所示。

圖2

題型二：求非線性目標(biāo)的最值

解析：不等式組表示的平面區(qū)域如圖3中陰影所示,顯然當(dāng)點(diǎn)M與點(diǎn)A重合時(shí)直線OM的斜率最小。由直線方程x+2y-1=0和3x+y-8=0,解得A(3,-1),故OM斜率的最小值為設(shè)實(shí)數(shù)x,y滿足不等式組則x2+y2的取值范圍是( )。

圖3

圖5

圖6

A.[1,2]

B.[1,4]

C.[2,2]

D.[2,4]

解析：如圖4所示,不等式組表示的平面區(qū)域是△ABC的內(nèi)部(含邊界),x2+y2表示的是此區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)(x,y)到原點(diǎn)距離的平方。從圖中可知最短距離為原點(diǎn)到直線BC的距離,其值為1;最遠(yuǎn)的距離為AO,其值為2。故x2+y2的取值范圍是[1,4]。選B。

圖4

題型三：求線性規(guī)劃中的參數(shù)

當(dāng)k＜-1時(shí),z=y-x取得最小值2,當(dāng)k=-1時(shí),z=y-x取得最小值-2,均不符合題意。

當(dāng)-1＜k＜0時(shí),如圖6所示,此時(shí)可行域?yàn)辄c(diǎn)A(2,0),B(-2,0),C(0,2)所圍成k的三角形區(qū)域,當(dāng)直線z=y-x經(jīng)過點(diǎn)時(shí)有最小值,即-選D。已知x,y滿足約束條件若z=y-ax取得最大值的最優(yōu)解不唯一,則實(shí)數(shù)a的值為( )。

C.2或1 D.2或-1

解法1：由題中條件畫出可行域,如圖7中陰影部分所示?？芍狝(0,2),B(2,0),C(-2,-2),則zA=2,zB=-2a,zC=2a-2,要使目標(biāo)函數(shù)取得最大值的最優(yōu)解不唯一,只要zA=zB＞zC或zA=zC＞zB或zB=zC＞zA,解得a=-1或a=2。選D。

圖7

解法2：目標(biāo)函數(shù)z=y-ax可化為y=ax+z,令l0:y=ax,平移l0,則當(dāng)l0∥AB或l0∥AC時(shí)符合題意,故a=-1或a=2。選D。

方法與思路歸納:

1.求目標(biāo)函數(shù)的最值的一般步驟為:一畫,二移,三求,關(guān)鍵是準(zhǔn)確作出可行域,理解目標(biāo)函數(shù)的意義。

2.常見的目標(biāo)函數(shù)有:

(1)截距型:形如z=ax+by,求這類目標(biāo)函數(shù)的最值常將函數(shù)z=ax+by轉(zhuǎn)化為直線的斜截式:通過求直線的截距的最值間接求出z的最值。

(2)距離型:形如z=(x-a)2+(y-b)2。

(責(zé)任編輯 徐利杰)