线性规划 .ppt

1、二元一次不等式（组）表示的平面区域例例1：画出下列不等式所表示的平面区域：画出下列不等式所表示的平面区域：（1）2x+y60（2）3x4y12 0612(1)Oxy1 1例例3：根据所给图形，把图中的平面区域：根据所给图形，把图中的平面区域用不等式表示出来：用不等式表示出来：(2)xyO23(3)yxO23yxO23(4)4 作出下列不等式组的所表示的平面区域作出下列不等式组的所表示的平面区域1255334xyxyx55x=1x-4y+3=03x+5y-25=01ABCC:(1.00,4.40)A:(5.00,2.00)B:(1.00,1.00)Oxy问题问题1 1：x 有无最大（小）值？有无

2、最大（小）值？问题问题2 2：y 有无最大（小）值？有无最大（小）值？问题问题3 3：2 2x+y 有无最大（小）值？有无最大（小）值？1255334xyxyx二二.提出问题提出问题把上面两个问题综合起来把上面两个问题综合起来:1255334xyxyx设设z=2x+y,当满足当满足时时,求求z的最大值和最小值的最大值和最小值.55x=1x-4y+3=03x+5y-25=01ABCC:(1.00,4.40)A:(5.00,2.00)B:(1.00,1.00)Oxy.1255334.1所表示的区域所表示的区域先作出先作出 xyxyx02 yx02:.20 yxl作直线作直线Rttyxll ,2:.

3、30直线直线平行的平行的作一组与直线作一组与直线直线直线L L越往右平越往右平移移,t,t随之增大随之增大.以经过点以经过点A(5,2)A(5,2)的的直线所对应的直线所对应的t t值值最大最大;经过点经过点B(1,1)B(1,1)的直线所对应的的直线所对应的t t值最小值最小.3112,12252minmax ZZ1255334xyxyx设设z=2x+y,求满足求满足时时,求求z的最大值和最小值的最大值和最小值.线性目线性目标函数标函数线性约线性约束条件束条件线性规线性规划问题划问题任何一个满足任何一个满足不等式组的不等式组的（x,yx,y）可行解可行解可行域可行域所有的所有的最优解最优解有

4、关概念有关概念由由x，y 的不等式的不等式(或方程或方程)组成的不等式组称为组成的不等式组称为x，y 的的约束条件约束条件。关于。关于x，y 的一次不等式或方程组的一次不等式或方程组成的不等式组称为成的不等式组称为x，y 的的线性约束条件线性约束条件。欲达到。欲达到最大值或最小值所涉及的变量最大值或最小值所涉及的变量x，y 的解析式称的解析式称为为目标函数目标函数。关于。关于x，y 的一次目标函数称为的一次目标函数称为线线性目标函数性目标函数。求线性目标函数在线性约束条件下。求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值问题称为的最大值或最小值问题称为线性规划问题线性规划问题。满足。满足线性约

5、束条件的解（线性约束条件的解（x，y）称为）称为可行解可行解。所有可。所有可行解组成的集合称为行解组成的集合称为可行域可行域。使目标函数取得最。使目标函数取得最大值或最小值的可行解称为大值或最小值的可行解称为最优解最优解。三、课堂练习三、课堂练习(1)已知已知求求z=2x+y的最大值和最小值。的最大值和最小值。01y01-yx0y-x551Oxyy-x=0 x+y-1=01-1y+1=0A(2,-1)B(-1,-1)3max zmin3z 练习练习2、已知、已知求求z=3x+5y的最大值和最小值。的最大值和最小值。153y5x35y-x1xy551Oxy1-15x+3y=15X-5y=3y=x

6、+1A(-2,-1)B(3/2,5/2)11;17minmax ZZ线性规划在实际问题中的应用练习巩固1.某家具厂有方木材某家具厂有方木材90m3，木工板，木工板600m3，准备加工成，准备加工成书桌和书橱出售，已知生产每张书桌需要方木料书桌和书橱出售，已知生产每张书桌需要方木料0.1m3、木工板木工板2m3；生产每个书橱需要方木料；生产每个书橱需要方木料0.2m3，木工板，木工板1m3，出售一张书桌可以获利，出售一张书桌可以获利80元，出售一张书橱可以元，出售一张书橱可以获利获利120元；元；（1）怎样安排生产可以获利最大？）怎样安排生产可以获利最大？（2）若只生产书桌可以获利多少？）若只生

7、产书桌可以获利多少？（3）若只生产书橱可以获利多少？）若只生产书橱可以获利多少？由上表可知：（1）只生产书桌，用完木工板了，可生产书桌 6002=300张,可获利润:80300=24000元,但木料没有用完（2）只生产书橱，用完方木料，可生产书橱900.2=450 张,可获利润120450=54000元,但木工板没有用完产品 资源 书桌（张）书橱（张）资源限额 m 3方木料 m 3 01 02 90 木工板m 321600利润（元）80120分析：分析：xy02x+y-600=0300600 x+2y-900=0A(100,400)1.某家具厂有方木材某家具厂有方木材90m3，木工板，木工板6

8、00m3，准备加工成书桌和书橱出售，准备加工成书桌和书橱出售，已知生产每张书桌需要方木料已知生产每张书桌需要方木料0.1m3、木工板、木工板2m3；生产每个书橱需要方木；生产每个书橱需要方木料料0.2m3，木工板，木工板1m3，出售一张书桌可以获利，出售一张书桌可以获利80元，出售一张书橱可以获元，出售一张书橱可以获利利120元；元；（1）怎样安排生产可以获利最大？）怎样安排生产可以获利最大？（2）若只生产书桌可以获利多少？）若只生产书桌可以获利多少？（3）若只生产书橱可以获利多少？）若只生产书橱可以获利多少？（1）设生产书桌）设生产书桌x张，书橱张，书橱y张，利张，利润为润为z元，元，则约束

9、条件为则约束条件为 0.1x+0.2y900.1x+0.2y902x+y6002x+y600 x x，yNyN*Z=80 x+120yZ=80 x+120y作出不等式表示的平面区域，作出不等式表示的平面区域，当生产当生产100张书桌，张书桌，400张书橱时利润最大为张书橱时利润最大为z=80100+120400=56000元元（2）若只生产书桌可以生产）若只生产书桌可以生产300张，用完木工板，可获利张，用完木工板，可获利 24000元；元；（3）若只生产书橱可以生产）若只生产书橱可以生产450张，用完方木料，可获利张，用完方木料，可获利54000元。元。将直线将直线z=80 x+120y平移

10、可知：平移可知：900450求解：求解：解线性规划应用问题的一般步骤解线性规划应用问题的一般步骤：2）设好变元并列出不等式组和目标函数）设好变元并列出不等式组和目标函数3）由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域；由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域；4）在可行域内求目标函数的最优解在可行域内求目标函数的最优解1）理清题意，列出表格：）理清题意，列出表格：5)还原成实际问题还原成实际问题(准确作图，准确计算准确作图，准确计算)例题分析例题分析例例1:某工厂生产甲、乙两种产品某工厂生产甲、乙两种产品.已知生产已知生产甲甲种产品种产品1t需消需消耗耗A种矿石种矿石10t、B种矿石种矿石5t、煤

11、、煤4t；生产；生产乙乙种产品种产品1吨需消吨需消耗耗A种矿石种矿石4t、B种矿石种矿石4t、煤、煤9t.每每1t甲种产品的利润是甲种产品的利润是600元元,每每1t乙种产品的利润是乙种产品的利润是1000元元.工厂在生产这两种产品的工厂在生产这两种产品的计划中要求消耗计划中要求消耗A种矿石不超过种矿石不超过300t、消耗、消耗B种矿石不超过种矿石不超过200t、消耗煤不超过、消耗煤不超过360t.甲、乙两种产品应各生产多少甲、乙两种产品应各生产多少(精精确到确到0.1t),能使利润总额达到最大能使利润总额达到最大?甲产品甲产品 （1t）乙产品乙产品 （1t）资源限额资源限额 （t）A种矿石（

12、种矿石（t）B种矿石（种矿石（t）煤（煤（t）利润（元）利润（元）产品产品消耗量消耗量资源资源列表列表：51046004491000300200360设生产甲、乙两种产品设生产甲、乙两种产品.分别为分别为x t、yt,利润总额为利润总额为z元元例题分析例题分析 甲产品甲产品 （1t）乙产品乙产品 （1t）资源限额资源限额 （t）A种矿石（种矿石（t）B种矿石（种矿石（t）煤（煤（t）利润（元）利润（元）产品产品消耗量消耗量资源资源列表列表：51046004491000300200360把题中限制条件进行把题中限制条件进行转化：转化：约束条件约束条件10 x+4y3005x+4y2004x+9y

13、360 x0y 0z=600 x+1000y.目标函数：目标函数：设生产甲、乙两种产品设生产甲、乙两种产品.分别为分别为x t、yt,利润总额为利润总额为z元元xtyt例题分析解解:设生产甲、乙两种产品设生产甲、乙两种产品.分别为分别为x t、yt,利润总额为利润总额为z=600 x+1000y.元元,那么那么10 x+4y3005x+4y2004x+9y360 x0y 0z=600 x+1000y.作出以上不等式组所表示的可行域作出以上不等式组所表示的可行域作出一组平行直线作出一组平行直线 600 x+1000y=t，解得交点解得交点M的坐标为的坐标为(12.4,34.4)5x+4y=200

14、4x+9y=360由由10 x+4y=3005x+4y=2004x+9y=360600 x+1000y=0M答答:应生产甲产品约应生产甲产品约12.4吨，乙产品吨，乙产品34.4吨，能使利润总额达到最大。吨，能使利润总额达到最大。(12.4,34.4)经过可行域上的点经过可行域上的点M时时,目标函数目标函数在在y轴上截距最大轴上截距最大.ll l9030 0 xy10 201075405040此时此时z=600 x+1000y取得最大值取得最大值.咖啡馆配制两种饮料甲种饮料每杯含奶粉咖啡馆配制两种饮料甲种饮料每杯含奶粉9g、咖啡、咖啡4g、糖糖3g,乙种饮料每杯含奶粉乙种饮料每杯含奶粉4g、咖

15、啡、咖啡5g、糖、糖10g已知每天已知每天原料的使用限额为奶粉原料的使用限额为奶粉3600g，咖啡，咖啡2000g糖糖3000g,如果如果甲种饮料每杯能获利甲种饮料每杯能获利0.7元，乙种饮料每杯能获利元，乙种饮料每杯能获利1.2元，每元，每天在原料的使用限额内饮料能全部售出，每天应配制两种天在原料的使用限额内饮料能全部售出，每天应配制两种饮料各多少杯能获利最大饮料各多少杯能获利最大？解：将已知数据列为下表：解：将已知数据列为下表：消耗量消耗量资源资源甲产品甲产品（1 杯）杯）乙产品乙产品(1杯杯)资源限额（资源限额（g）奶粉（奶粉（g g）9 94 436003600咖啡咖啡(g)(g)4

16、45 520002000糖糖(g)(g)3 3101030003000利润（元）利润（元）0.70.71.21.2产品产品设每天应配制甲种饮料设每天应配制甲种饮料x x杯，乙种饮料杯，乙种饮料y y杯，则杯，则003000103200054360049yxyxyxyx作出可行域：作出可行域：目标函数为：目标函数为：z=0.7x+1.2yz=0.7x+1.2y作直线作直线l:0.7x+1.2y=0l:0.7x+1.2y=0，把直线把直线l l向右上方平移至向右上方平移至l l1 1的位置的位置时，时，直线经过可行域上的点直线经过可行域上的点C C，且与原，且与原点距离最大，点距离最大，此时此时z

17、=0.7x+1.2yz=0.7x+1.2y取最大值取最大值解方程组解方程组 得点得点C C的坐标为（的坐标为（200200，240240）,3000103,200054yxyx_0_ 9 x+4 y=3600_ C(200,240)_ 4 x+5 y=2000_ 3 x+10 y=3000_ 7 x+12 y=0_ 400_ 400_ 300_ 500_ 1000_ 900_ 0_ x_ y2.附加练习附加练习深圳市福田区水泥制品厂生产两种水泥，已知生产甲种水泥深圳市福田区水泥制品厂生产两种水泥，已知生产甲种水泥制品制品1吨，需矿石吨，需矿石4吨，煤吨，煤3吨；生产乙种水泥制品吨；生产乙种水泥

18、制品1吨，需矿吨，需矿石石5吨，煤吨，煤10吨，每吨，每1吨甲种水泥制品的利润为吨甲种水泥制品的利润为7万元，每万元，每1吨吨乙种水泥制品的利润是乙种水泥制品的利润是12万元，工厂在生产这两种水泥制品万元，工厂在生产这两种水泥制品的计划中，要求消耗的矿石不超过的计划中，要求消耗的矿石不超过200吨，煤不超过吨，煤不超过300吨，吨，甲乙两种水泥制品应生产多少，能使利润达到最大值？甲乙两种水泥制品应生产多少，能使利润达到最大值？线性规划中的整点问题例题分析例例2 要将两种大小不同规格的钢板截成要将两种大小不同规格的钢板截成A、B、C三种规格，三种规格，每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下

19、表所示每张钢板可同时截得三种规格的小钢板的块数如下表所示：解：解：设需截第一种钢板设需截第一种钢板x张，第一种钢板张，第一种钢板y张，则张，则 规格类型规格类型钢板类型钢板类型第一种钢板第一种钢板第二种钢板第二种钢板A规格规格B规格规格C规格规格2121312x+y15,x+2y18,x+3y27,x0y0 作出可行域（如图作出可行域（如图）目标函数为目标函数为 z=x+y今需要今需要A,B,C三种规格的成品分别为三种规格的成品分别为15，18，27块，问块，问各截这两种钢板多少张可得所需三种规格成品，且使所各截这两种钢板多少张可得所需三种规格成品，且使所用钢板张数最少。用钢板张数最少。X张张

20、y张张例题分析x0y2x+y=15x+3y=27x+2y=18x+y=02x+y15,x+2y18,x+3y27,x0,xNy0 yN直线直线x+y=12经过的经过的整点是整点是B(3,9)和和C(4,8)，它们是最优解，它们是最优解.作出一组平行直线作出一组平行直线z=x+y，目标函数目标函数z=x+yB(3,9)C(4,8)A(18/5,39/5)当直线经过点当直线经过点A时时z=x+y=11.4,x+y=12解得交点解得交点B,C的坐标的坐标B(3,9)和和C(4,8)调整优值法调整优值法2 4 6181282724681015但它不是最优整数解但它不是最优整数解.作直线作直线x+y=1

21、2答（略）答（略）例题分析x0y2x+y=15x+3y=27x+2y=18x+y=02x+y15,x+2y18,x+3y27,x0,xN*y0 yN*经过可行域内的整点经过可行域内的整点B(3,9)和和C(4,8)时，时，t=x+y=12是最优解是最优解.答答:(略略)作出一组平行直线作出一组平行直线t=x+y，目标函数目标函数t=x+yB(3,9)C(4,8)A(18/5,39/5)打网格线法打网格线法在可行域内打出网格线，在可行域内打出网格线，当直线经过点当直线经过点A时时t=x+y=11.4,但它不是最优整数解但它不是最优整数解，将直线将直线x+y=11.4继续向上平移继续向上平移，12

22、12182715978Xy084x=8y=47654321321x+y=104x+5y=30320 x+504y=02.某运输公司接受了向抗洪抢险地区每天至少运送某运输公司接受了向抗洪抢险地区每天至少运送180吨支援物资吨支援物资的任务，该公司有的任务，该公司有8辆载重量为辆载重量为6吨的吨的A型卡车和型卡车和4辆载重量为辆载重量为10吨吨的的B型卡车，有型卡车，有10名驾驶员；每辆卡车每天往返的次数为名驾驶员；每辆卡车每天往返的次数为A型卡车型卡车4次，次，B型卡车型卡车3次，每辆卡车每天往返的成本费次，每辆卡车每天往返的成本费A型卡车为型卡车为320元，元，B型卡车为型卡车为504元，问如何安排车辆才能使该公司所花的成本费最元，问如何安排车辆才能使该公司所花的成本费最低，最低为多少元？低，最低为多少元？(要求每型卡车至少安排一辆）要求每型卡车至少安排一辆）解：解：设每天调出的设每天调出的A型车型车x辆，辆，B型车型车y辆，公司所花的费用为辆，公司所花的费用为z元，则元，则x8y4x+y10 x,yN*4x+5y30Z=320 x+504y作出可行域中的整点，作出可行域中的整点，可行域中的整点（可行域中的整点（5，2）使）使Z=320 x+504y取得最取得最小值，且小值，且Zmin=2608元元作出可行域作出可行域线性规划的变异