高中数学-343-简单线性规划的应用同步课件-北师大版必修5.ppt
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1、第一页,共60页。第二页,共60页。1.1.利用线性规划知识求解实际问题利用线性规划知识求解实际问题.(.(重点重点)2.2.把实际问题转化成线性规划问题,并给出解答把实际问题转化成线性规划问题,并给出解答(jid).(jid).(难点难点)3.3.找出约束条件和目标函数,利用图解法求得最优解找出约束条件和目标函数,利用图解法求得最优解.(重点,易错点重点,易错点)第三页,共60页。一、实际问题中线性规划的两种类型一、实际问题中线性规划的两种类型1.1.在人力、物力在人力、物力(wl)(wl)、资金等资源一定的条件下,如何、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使用它们来完成最多
2、的任务2.2.给定一项任务,如何合理安排和规划,能以最少的人力、给定一项任务,如何合理安排和规划,能以最少的人力、物力物力(wl)(wl)、资金等资源来完成该项任务、资金等资源来完成该项任务第四页,共60页。线性规划问题的最优解一定线性规划问题的最优解一定(ydng)(ydng)在边界上吗?在边界上吗?提示:不一定提示:不一定(ydng)(ydng),若所求问题的最优解是整数解,则最优解,若所求问题的最优解是整数解,则最优解不一定不一定(ydng)(ydng)在边界上在边界上第五页,共60页。二、常见的线性规划二、常见的线性规划(xin xn u hu)(xin xn u hu)问题问题1.1
3、.物资调运问题;物资调运问题;2.2.产品安排问题;产品安排问题;3.3.合理下料问题;合理下料问题;4.4.产品配方问题产品配方问题第六页,共60页。运用线性规划解题时需注意的几点:运用线性规划解题时需注意的几点:(1)(1)作图应尽可能地准确,图上操作要规范作图应尽可能地准确,图上操作要规范(gufn);(gufn);(2)(2)明确目标函数的几何意义,即要明白做什么事;明确目标函数的几何意义,即要明白做什么事;(3)(3)一般情况下,最优解在可行域的顶点一般情况下,最优解在可行域的顶点(有些实际问题可能在附近有些实际问题可能在附近的整点的整点)或边界取得,要注意边界的虚实或边界取得,要注
4、意边界的虚实 第七页,共60页。第八页,共60页。求实际问题中的最大值求实际问题中的最大值 解决线性规划实际应用题的一般步骤:解决线性规划实际应用题的一般步骤:(1)(1)认真审题,设出未知数,写出线性约束条件和目标函数认真审题,设出未知数,写出线性约束条件和目标函数(2)(2)作出可行作出可行(kxng)(kxng)域域(3)(3)作出目标函数值为零时对应的直线作出目标函数值为零时对应的直线l.l.(4)(4)在可行在可行(kxng)(kxng)域内平行移动直线域内平行移动直线l l,从图中能判定问题有唯,从图中能判定问题有唯一最一最优解,或是有无穷最优解或无最优解优解,或是有无穷最优解或无
5、最优解(5)(5)求出最优解,从而得到目标函数的最值求出最优解,从而得到目标函数的最值 解决实际问题时要注意字母的取值范围解决实际问题时要注意字母的取值范围.第九页,共60页。【例【例1 1】某家具厂有方木料】某家具厂有方木料90 m390 m3,五合板,五合板600 m2600 m2,准备加工成书桌和,准备加工成书桌和书橱出售,已知生产一张书桌需要方木料书橱出售,已知生产一张书桌需要方木料0.1 m30.1 m3,五合板,五合板2 m22 m2,生产,生产一个书橱需要方木料一个书橱需要方木料0.2 m30.2 m3,五合板,五合板1 m21 m2,出售一张书桌可获利润,出售一张书桌可获利润8
6、080元,出售一个书橱可获利润元,出售一个书橱可获利润120120元,如何安排生产可使所得利润最大?元,如何安排生产可使所得利润最大?【审题指导】找出约束条件与目标函数,准确地描画出可行域,再利【审题指导】找出约束条件与目标函数,准确地描画出可行域,再利用用(lyng)(lyng)图形直观求得满足题设的最优解图形直观求得满足题设的最优解第十页,共60页。【规范解答【规范解答(jid)(jid)】设生产书桌】设生产书桌x x张,生产书橱张,生产书橱y y个,可获总利个,可获总利润润z z元,元,则则 z=80z+120y.z=80z+120y.0.1x0.2y902xy600 x0 xNy0yN
7、,x2y9002xy600,x0 xNy0yN,第十一页,共60页。在直角坐标平面内作出上面在直角坐标平面内作出上面(shng min)(shng min)不等式组所表示不等式组所表示的平面区域,即可行域,如图所示:的平面区域,即可行域,如图所示:第十二页,共60页。作直线作直线l l:80 x80 x120y120y0 0,即直线,即直线2x2x3y3y0 0,把直线把直线l l向右上方平移至向右上方平移至l1l1的位置时,的位置时,直线经过可行域上的点直线经过可行域上的点M M,此时此时(c sh)z(c sh)z80 x80 x120y120y取得最大值取得最大值由由 解得点解得点M M
8、的坐标为的坐标为(100,400)(100,400)所以当所以当x x100100,y y400400时,时,zmaxzmax808010010012012040040056 000(56 000(元元)因此,生产书桌因此,生产书桌100100张、书橱张、书橱400400个时,可使所得利润最大个时,可使所得利润最大 x2y9002xy600,,第十三页,共60页。【互动探究】本例中,若书橱的个数不超过书桌【互动探究】本例中,若书橱的个数不超过书桌(shzhu)(shzhu)张数的张数的3 3倍,其他条件不变,问如何安排生产可使所得利润最大?倍,其他条件不变,问如何安排生产可使所得利润最大?【解
9、析】设生产书桌【解析】设生产书桌(shzhu)x(shzhu)x张,生产书橱张,生产书橱y y个,可获总利润为个,可获总利润为z z元元.则则 z=80 x+120y.z=80 x+120y.0.1x0.2y902xy600y3xx0 xNy0yN,x2y9002xy600y3xx0 xNy0yN,第十四页,共60页。在直角坐标在直角坐标(zh jio zu bio)(zh jio zu bio)平面内作出上面不等式组平面内作出上面不等式组所表示的平面区域,即可行域,如图所示:所表示的平面区域,即可行域,如图所示:第十五页,共60页。作直线作直线(zhxin)l(zhxin)l:80 x+12
10、0y=0,80 x+120y=0,即直线即直线(zhxin)2x+3y=0,(zhxin)2x+3y=0,把直线把直线(zhxin)l(zhxin)l向右上方平向右上方平移至移至l1l1的位置时,直线的位置时,直线(zhxin)(zhxin)经过可行域上的点经过可行域上的点M M,此时,此时z=80 x+z=80 x+120y120y取得最大值取得最大值.由由解得点解得点M M的坐标为(的坐标为(120120,360360),所以当所以当x=120,y=360 x=120,y=360时,时,zmax=80zmax=80120+120120+120360=360=52 800(52 800(元)
11、元).因此,生产书桌因此,生产书桌120120张、书橱张、书橱360360个时,可使所得利润最大个时,可使所得利润最大.2xy600,y3x第十六页,共60页。【变式训练】某厂拟生产【变式训练】某厂拟生产(shngchn)(shngchn)甲、乙两种试销产品,每甲、乙两种试销产品,每件销售收入分别为件销售收入分别为3 3千元、千元、2 2千元千元.甲、乙产品需要在甲、乙产品需要在A A、B B两种设两种设备上加工,在每台设备备上加工,在每台设备A A、B B上加工一件甲产品所需工时分别为上加工一件甲产品所需工时分别为1 1小时、小时、2 2小时,加工一件乙产品所需工时分别为小时,加工一件乙产品
12、所需工时分别为2 2小时、小时、1 1小时,小时,A A、B B两种设备每月有效使用时数分别为两种设备每月有效使用时数分别为400400和和500500,如何安排生产,如何安排生产(shngchn)(shngchn)可使收入最大?可使收入最大?【解题提示】设甲、乙两种产品每月产量分别为【解题提示】设甲、乙两种产品每月产量分别为x x件,件,y y件,件,列出约束条件与目标函数,作出可行域,数形结合求解列出约束条件与目标函数,作出可行域,数形结合求解.第十七页,共60页。【解析】设甲、乙两种产品每月产量【解析】设甲、乙两种产品每月产量(chnling)(chnling)分别为分别为x x件、件、
13、y y件,收件,收入为入为z z元,则元,则x x、y y满足满足 ,目标函数目标函数z=3x+2y.z=3x+2y.x0 xNy0yNx2y4002xy500,第十八页,共60页。作出可行作出可行(kxng)(kxng)域,如图所示域,如图所示.第十九页,共60页。解方程组解方程组 ,得交点得交点A A的坐标的坐标(zubio)(zubio)为(为(200200,100100).作直线作直线l l:3x+2y=0,3x+2y=0,将直线将直线l l向上平移到过向上平移到过A A点时,点时,z z取得最大值取得最大值3 3200+2200+2100=800(100=800(千元),即甲、乙两种
14、产品每月产量千元),即甲、乙两种产品每月产量分别为分别为200200件、件、100100件时,可使收入最大,为件时,可使收入最大,为800800千元千元.x2y4002xy500第二十页,共60页。【例】某营养师要为某个儿童预定午餐和晚餐【例】某营养师要为某个儿童预定午餐和晚餐.已知一个单位已知一个单位的午餐含的午餐含1212个单位的碳水化合物,个单位的碳水化合物,6 6个单位蛋白质和个单位蛋白质和6 6个单位的个单位的维生素维生素C C;一个单位的晚餐含;一个单位的晚餐含8 8个单位的碳水化合物,个单位的碳水化合物,6 6个单位个单位的蛋白质和的蛋白质和1010个单位的维生素个单位的维生素C
15、.C.另外,该儿童这两餐需要的营另外,该儿童这两餐需要的营养中至少含养中至少含6464个单位的碳水化合物,个单位的碳水化合物,4242个单位的蛋白质和个单位的蛋白质和5454个个单位的维生素单位的维生素C.C.如果一个单位的午餐、晚餐的费用分别是如果一个单位的午餐、晚餐的费用分别是2.52.5元和元和4 4元,那么要满足上述的营养要求,并且元,那么要满足上述的营养要求,并且(bngqi)(bngqi)花费最花费最少,应当为该儿童分别预定多少个单位的午餐和晚餐?少,应当为该儿童分别预定多少个单位的午餐和晚餐?第二十一页,共60页。【审题指导】建立目标函数【审题指导】建立目标函数列出约束条件列出约
16、束条件画出可行域画出可行域求目标函数的最值求目标函数的最值.【规范解答】设为该儿童分别预定【规范解答】设为该儿童分别预定x,yx,y个单位个单位(dnwi)(dnwi)的午餐的午餐和晚餐,共需和晚餐,共需z z元,则元,则z=2.5x+4y.z=2.5x+4y.可行域为可行域为 即即12x8y646x6y426x10y54,x0,xNy0,yN3x2y16xy73x5y27,x0,xNy0,yN第二十二页,共60页。作出可行作出可行(kxng)(kxng)域如图:域如图:第二十三页,共60页。平移直线平移直线2.5x+4y=0,2.5x+4y=0,显然过直线显然过直线3x+5y=273x+5y
17、=27与与x+y=7x+y=7的交点的交点(jiodin)B(jiodin)B时,时,z z最小,由最小,由 得得 ,所以,当所以,当x=4,y=3x=4,y=3时,花费最少,时,花费最少,zmin=2.5zmin=2.54+44+43=223=22元元.答:应当为该儿童分别预定答:应当为该儿童分别预定4 4个单位的午餐和个单位的午餐和3 3个单位的晚餐个单位的晚餐.3x5y27xy7x4y3第二十四页,共60页。【变式备选】某校食堂以面食和米食为主,面食每百克【变式备选】某校食堂以面食和米食为主,面食每百克(bi(bi k)k)含蛋白质含蛋白质6 6个单位,含淀粉个单位,含淀粉4 4个单位,
18、售价个单位,售价0.50.5元;米食每百元;米食每百克克(bi k)(bi k)含蛋白质含蛋白质3 3个单位,含淀粉个单位,含淀粉7 7个单位,售价个单位,售价0.40.4元学校要给学生配制成盒饭,每盒至少有元学校要给学生配制成盒饭,每盒至少有8 8个单位的蛋白质个单位的蛋白质和和1010个单位的淀粉,应如何配制盒饭,才既科学又使费用最少?个单位的淀粉,应如何配制盒饭,才既科学又使费用最少?第二十五页,共60页。【解析】设每份盒饭中面食为【解析】设每份盒饭中面食为x x百克,米食为百克,米食为y y百克,费用百克,费用(fi(fi yong)yong)为为z z元,则元,则z z0.5x0.5
19、x0.4y0.4y,且且作出不等式组所表示的平面区域如图所示作出不等式组所表示的平面区域如图所示.6x3y84x7y10 x0,y0.,第二十六页,共60页。解方程组解方程组 ,得得A A().由图可知,当且仅当直线由图可知,当且仅当直线y=y=过点过点A A时,纵截距时,纵截距最小,即最小,即z z最小最小.故当每份盒饭故当每份盒饭(h fn)(h fn)中面食为中面食为 百克,米百克,米食为食为百克时,既科学又使费用最少百克时,既科学又使费用最少.6x3y84x7y1013 1415 15,55xz425z213151415第二十七页,共60页。求线性规划的整数解问题求线性规划的整数解问题
20、1.1.最优整数解问题,就是在有些线性规划问题中,变量最优整数解问题,就是在有些线性规划问题中,变量x x,y y要求要求取整数,因此其最优解也必须取整数,因此其最优解也必须(bx)(bx)为整点,解答这类问题可以为整点,解答这类问题可以先解决一般的线性规划问题先解决一般的线性规划问题(不考虑整数不考虑整数),再在可行域内适当调,再在可行域内适当调整确定最优整数解整确定最优整数解第二十八页,共60页。2.2.求目标函数的最优整数解常有两种处理方法:求目标函数的最优整数解常有两种处理方法:(1)(1)通过打出网格求整点,关键是作图要准确通过打出网格求整点,关键是作图要准确(2)(2)先确定区域内
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