2019-2020年高中數(shù)學(xué) 3.5.2《簡(jiǎn)單線性規(guī)劃》教案 新人教B版必修5.doc

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2019-2020年高中數(shù)學(xué) 3.5.2《簡(jiǎn)單線性規(guī)劃》教案 新人教B版必修5 教學(xué)目標(biāo) （1）了解線性規(guī)劃的意義、了解可行域的意義； （2）掌握簡(jiǎn)單的二元線性規(guī)劃問(wèn)題的解法． （3）鞏固圖解法求線性目標(biāo)函數(shù)的最大、最小值的方法； （4）會(huì)用畫網(wǎng)格的方法求解整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題． （5）培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和解決問(wèn)題的能力． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 二元線性規(guī)劃問(wèn)題的解法的掌握． 教學(xué)過(guò)程 一．問(wèn)題情境 1．問(wèn)題：在約束條件下，如何求目標(biāo)函數(shù)的最大值？ 二．建構(gòu)數(shù)學(xué) 首先，作出約束條件所表示的平面區(qū)域，這一區(qū)域稱為可行域，如圖（1）所示． 其次，將目標(biāo)函數(shù)變形為的形式，它表示一條直線，斜率為，且在軸上的截距為． 平移直線，當(dāng)它經(jīng)過(guò)兩直線與的交點(diǎn)時(shí)，直線在軸上的截距最大，如圖（2）所示． 因此，當(dāng)時(shí)，目標(biāo)函數(shù)取得最大值，即當(dāng)甲、乙兩種產(chǎn)品分別生產(chǎn)和時(shí)，可獲得最大利潤(rùn)萬(wàn)元． 這類求線性目標(biāo)函數(shù)在線性約束條件下的最大值或最小值問(wèn)題，通常稱為線性規(guī)劃問(wèn)題．其中使目標(biāo)函數(shù)取得最大值，它叫做這個(gè)問(wèn)題的最優(yōu)解．對(duì)于只含有兩個(gè)變量的簡(jiǎn)單線性規(guī)劃問(wèn)題可用圖解法來(lái)解決． 說(shuō)明：平移直線時(shí)，要始終保持直線經(jīng)過(guò)可行域（即直線與可行域有公共點(diǎn)）． 三．?dāng)?shù)學(xué)運(yùn)用 例1．設(shè)，式中變量滿足條件，求的最大值和最小值． 解：由題意，變量所滿足的每個(gè)不等式都表示一個(gè)平面區(qū)域，不等式組則表示這些平面區(qū)域的公共區(qū)域．由圖知，原點(diǎn)不在公共區(qū)域內(nèi)，當(dāng)時(shí)，，即點(diǎn)在直線：上， 作一組平行于的直線：，， 可知：當(dāng)在的右上方時(shí)，直線上的點(diǎn) 滿足，即， 而且，直線往右平移時(shí)，隨之增大． 由圖象可知， 當(dāng)直線經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大， 當(dāng)直線經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的最小， 所以，，． 例2．設(shè)，式中滿足條件，求的最大值和最小值． 解：由引例可知：直線與所在直線平行， 則由引例的解題過(guò)程知， 當(dāng)與所在直線重合時(shí)最大，此時(shí)滿足條件的最優(yōu)解有無(wú)數(shù)多個(gè)， 當(dāng)經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)最小， ∴，． 例3．已知滿足不等式組，求使取最大值的整數(shù)． 解：不等式組的解集為三直線：，：，：所圍成的三角形內(nèi)部（不含邊界），設(shè)與，與，與交點(diǎn)分別為，則坐標(biāo)分別為，，， 作一組平行線：平行于：， 當(dāng)往右上方移動(dòng)時(shí)，隨之增大， ∴當(dāng)過(guò)點(diǎn)時(shí)最大為，但不是整數(shù)解， 又由知可取， 當(dāng)時(shí)，代入原不等式組得， ∴； 當(dāng)時(shí)，得或， ∴或； 當(dāng)時(shí)，， ∴， 故的最大整數(shù)解為或． 例4．投資生產(chǎn)A產(chǎn)品時(shí)，每生產(chǎn)100噸需要資金200萬(wàn)元，需場(chǎng)地200平方米，可獲利潤(rùn)300萬(wàn)元；投資生產(chǎn)B產(chǎn)品時(shí)，每生產(chǎn)100米需要資金300萬(wàn)元，需場(chǎng)地100平方米，可獲利潤(rùn)200萬(wàn)元．現(xiàn)某單位可使用資金1400萬(wàn)元，場(chǎng)地900平方米，問(wèn)：應(yīng)作怎樣的組合投資，可使獲利最大？ 分析：這是一個(gè)二元線性規(guī)劃問(wèn)題，可先將題中數(shù)據(jù)整理成下表，以方便理解題意： 資 金 （百萬(wàn)元） 場(chǎng) 地 （平方米） 利 潤(rùn) （百萬(wàn)元） A產(chǎn)品 2 2 3 B產(chǎn)品 3 1 2 限 制 14 9 然后根據(jù)此表數(shù)據(jù)，設(shè)出未知數(shù)，列出約束條件和目標(biāo)函數(shù)，最后用圖解法求解 解：設(shè)生產(chǎn)A產(chǎn)品百噸，生產(chǎn)B產(chǎn)品米，利潤(rùn)為百萬(wàn)元， 則約束條件為，目標(biāo)函數(shù)為． 作出可行域（如圖）， 將目標(biāo)函數(shù)變形為，它表示斜率為，在軸上截距為的直線，平移直線，當(dāng)它經(jīng)過(guò)直線與和的交點(diǎn)時(shí)，最大，也即最大．此時(shí)，． 因此，生產(chǎn)A產(chǎn)品百噸，生產(chǎn)B產(chǎn)品米，利潤(rùn)最大為1475萬(wàn)元． 說(shuō)明：（1）解線性規(guī)劃應(yīng)用題的一般步驟：①設(shè)出未知數(shù)；②列出約束條件（要注意考慮數(shù)據(jù)、變量、不等式的實(shí)際含義及計(jì)量單位的統(tǒng)一）；③建立目標(biāo)函數(shù)；④求最優(yōu)解． （2）對(duì)于有實(shí)際背景的線性規(guī)劃問(wèn)題，可行域通常是位于第一象限內(nèi)的一個(gè)凸多邊形區(qū)域，此時(shí)變動(dòng)直線的最佳位置一般通過(guò)這個(gè)凸多邊形的頂點(diǎn)． 四．回顧小結(jié)： 1．簡(jiǎn)單的二元線性規(guī)劃問(wèn)題的解法． 2．鞏固圖解法求線性目標(biāo)函數(shù)的最大值、最小值的方法； 3．用畫網(wǎng)格的方法求解整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題。 4．解線性規(guī)劃應(yīng)用題的一般步驟：①設(shè)出未知數(shù)；②列出約束條件；③建立目標(biāo)函數(shù)；④求最優(yōu)解。 五．課外作業(yè)：