北师大版高中数学（必修5）3.4《简单线性规划》（第3课时）课件

4．3　简单线性规划的应用一、线性规划问题一般地，求线性目标函数在线性约束条件下的①________或②________问题即为线性规划问题．二、线性规划解决的常见问题(1)③________问题．(2)④________问题．(3)⑤________问题．(4)⑥________问题．三、线性规划问题的求解步骤1．根据线性约束条件画出⑦________，即不等式或不等式组所确定的平面区域；2．设z＝0，画出直线l0，平行移动l0，以确定⑧________的位置；3．解有关方程组，求出最优解对应点的⑨________，再代入目标函数求出目标函数的⑩________.四、简单线性规划问题应用题的求解步骤1．⑪________——设未知数，写出约束条件与目标函数，将实际应用问题转化为数学上的线性规划问题；2．⑫________——解这个线性规划问题；3．⑬________——根据应用题提出的问题作答．答案：①最大值　②最小值　③资源配置　④环境优化　⑤产品配方　⑥合理下料　⑦可行域　⑧最优解所对应的点　⑨坐标　⑩最值　⑪转化　⑫求解　⑬作答1.线性规划的理论和方法主要在哪几类问题中得到应用？线性规划问题的常见类型有哪些？(1)线性规划的理论和方法主要在两类问题中得到应用：一是在人力、物力、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；二是给定一项任务，如何合理安排和规划，能以最少的人力、物力、资金等资源来完成该项任务．(2)线性规划问题的常见类型有：①物资调运问题例如已知A1、A2两煤矿每年的产量，煤需经B1、B2两个车站运往外地，B1、B2两车站的运输能力是有限的，且已知A1、A2两煤矿运往B1、B2两车站的运输价格，煤矿应怎样编制调运 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，能使总运费最少？②产品安排问题例如某工厂生产甲、乙两种产品，每生产一个单位的甲种或乙种产品所需A、B、C三种材料的数量、此厂每月所能提供的三种材料的限制、每生产一个单位甲种或乙种产品所获利润额都是已知的，这个厂每月应如何安排产品的生产，才能使每月获得的总利润最大？③下料问题例如要把一批长钢管截成两种规格的短钢管，怎样下料能使损耗最小？2．在利用线性规划求解有关应用问题时，有时候需要根据实际情况，最优解要求是整数．那么，怎样才能正确地得出整数解？在实际应用问题中，有些最优解往往需要整数解(比如人数、车辆数等)，而直接根据约束条件得到的不一定是整数解，通常处理的方法有两种：(1)利用约束条件画出图形，如果得出的是非整数解，进行适当地调整，可以找与所求出的最优解(非整数解)接近的整数解进行验证；(2)在直线的附近找出与此直线距离最近的整点，根据求出的结果给出最优解的整数解；(3)我们也可以运用枚举法验证求最优整数解，或者运用平移直线求最优整数解．最优整数解有时并非只有一个，很可能是许多个，应具体情况具体 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 .合理的配餐、配料能做到物有所值、物有超值，经济而又实惠．[例1]　某校食堂以面食和米食为主，面食每百克含蛋白质6个单位，含淀粉4个单位，售价0.5元；米食每百克含蛋白质3个单位，含淀粉7个单位，售价0.4元．学校要给学生配制成盒饭，每盒至少有8个单位的蛋白质和10个单位的淀粉，应如何配制盒饭，才既科学又使费用最少？解析：设每份盒饭中面食为x百克，米食为y百克，费用z元，则z＝0.5x＋0.4y，作出不等式组所表示的平面区域如下图所示．[变式训练1]　某人需要补充维生素，现有甲、乙两种维生素胶囊，这两种胶囊都含有维生素A，C，D，E和最新发现的Z，甲种胶囊每粒含有维生素A，C，D，E，Z分别是1mg,1mg,4mg,4mg,5mg；乙种胶囊每粒含有维生素A，C，D，E，Z分别是3mg,2mg,1mg,3mg,2mg.若此人每天摄入维生素A至多19mg，维生素C至多13mg，维生素D至多24mg，维生素E至少12mg，那么他每天应服两种胶囊各多少粒才能满足维生素的需要量，并能获得最大量的维生素Z?作出不等式组表示的平面区域如图所示，作出5x＋2y＝0.把直线向右上方平移，直线经过可行域上的点M时，z＝5x＋2y取得最大值．日常生产生活中，对所支配资料能做到科学合理的重组与配置，能够提高劳动效率创造最大经济效益．[例2]　某工厂生产甲、乙两种产品，每生产1t产品需要的电力、煤、劳动力及产值．如下表所示：品种电力(千度)煤(吨)劳动力(人)产值(千元)甲4357乙6639该厂的劳动力满员150人，根据限额每天用电不超过180千度，用煤每天不得超过150t，问每天生产这两种产品各多少时，才能创造最大的经济效益？[变式训练2]　(图表信息题)北京华欣公司 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 在今年内同时出售“夜莺牌多功能”电子琴和“OK智能型”洗衣机，由于这两种产品的市场需求量非常大，有多少就能销售多少，因此该公司要根据实际情况(如资金、劳动力)确定产品的月供应量，以使得总利润达到最大．已知对这两种产品有直接限制的因素是资金和劳动力，通过调查，得到关于这两种产品有关数据如下表：资金单位产品所需资金(百元)月资金供应量(百元)电子琴洗衣机成本3020300劳动力(工资)510110单位利润68试问：怎样确定两种产品的月供应量，才能使总利润达到最大，最大利润是多少？分析：先设出月供应电子琴和洗衣机数量，建立约束条件和目标函数后，再利用图像直观解题．充分利用线性规划知识能够解决生活中节约用材问题，在目前经济危机的状况下，更应大力提倡节约能源，提倡合理有效地配置，创造最佳效益．[例3]　某工厂制造A种仪器45台，B种仪器55台，现需用薄钢板给每台仪器配一个外壳．已知钢板有甲、乙两种规格：甲种钢板每张面积2m2，每张可做A种仪器外壳3个和B种仪器外壳5个，乙种钢板每张面积3m2，每张可做A种仪器外壳6个和B种仪器外壳6个．问甲、乙两种钢板各用多少张才能用料最省(“用料最省”是指所用钢板的总面积最小)．[变式训练3]　某厂生产圆桌和衣柜两种产品，现有两种木料，第一种有72m3，第二种有56m3，假设生产每种产品都需要两种木料，生产一张圆桌和一个衣柜所需木料如下表所示．每生产一张桌子可获利润6元，生产一个衣柜可获利润10元，该厂在现有木料条件下，圆桌和衣柜应各生产多少，才能使获得的利润最多？产品木料(单位：m3)第一种第二种圆桌0.180.08衣柜0.090.28在现有资源，条件不变的情况下，合理地调度，往往也能起到节约运费、节约成本的功效．[例4]　已知A、B、C三城市分别有某种机器10台、10台和8台，支持D市18台，E市10台．从A市调一台机器到D、E两市运费分别为200元和800元；从B市调一台机器到D、E两市运费分别为300元和700元；从C市调一台机器到D、E两市运费分别为400元和500元．(1)若从A、B两市各调x台到D市，当三市28台机器全部调完毕后，求总运费P(x)关于x的函数表达式，并求P(x)的最大值和最小值．(2)若从A市调x台到D市，从B市调y台到D市．当28台机器全部调完毕后，用x、y表示总运费P，并求P的最大值和最小值.解析：第一步，列表、分析条件：表1供方运费需方ABC需量D20030040018E80070050010供量10108第二步，确定目标函数．(1)设从A市、B市中调x台到D市，调运预想方案如表2：表2供方运费需方ABC需量D200x300x400·(18－2x)18E800·(10－x)700·(10－x)500·(2x－10)10供量10108于是，总运费为P(x)＝200x＋300x＋400(18－2x)＋800(10－x)＋700(10－x)＋500(2x－10)＝17200－800x，其中，0≤x≤10,0≤18－2x≤8⇒5≤x≤9，∴P(x)max＝P(5)＝13200(元)，P(x)min＝P(9)＝10000(元)．(2)设从A市、B市分别调x台、y台到D市，调运预想方案如表3：表3供方运费需方ABC需量D200x300y400·(18－x－y)18E800·(10－x)700·(10－y)500·(x＋y－10)10供量10108于是，总运费为：P＝200x＋300y＋400(18－x－y)＋800(10－x)＋700(10－y)＋500(x＋y－10)＝17200－100(5x＋3y)，其中0≤x≤10,0≤y≤10,0≤18－x－y≤8.第三步，求出最优点．在xOy平面上，作出上述不等式的可行域如下图中阴影部分．其中l1：x＋y＝18，l2：x＋y＝10.可以发现，当x＝10，y＝8时，Pmin＝9800；当x＝0，y＝10时，Pmax＝14200.[变式训练4]　甲、乙两地生产某种产品，它们可调出的数量分别为300t,950t，A、B、C三地需要该产品的数量分别为200t、450t,400t．甲地运往A、B、C三地的费用分别为6元/t、3元/t、5元/t，乙地运往A、B、C三地的费用分别为5元/t、9元/t、6元/t.怎样调运才能使总运费最省？解析：设甲地生产的某种产品运往A、B、C三地的数量分别为xt、yt、(300－x－y)t，则乙地生产的产品运往A、B、C三地的数量分别为(200－x)t、(450－y)t、[400－(300－x－y)]t，总运费z＝6x＋3y＋5(300－x－y)＋5(200－x)＋9(450－y)＋6(100＋x＋y)＝2x－5y＋7150，作出可行域，如下图所示．由图可知当7150－z取最大值时，z值最小，即过点(0,300)时，zmin＝5650元，即甲地产品全部运往B地，乙地产品运往A、B、C三地分别为200t、150t、400t时总运费最省为5650元．最优整数解问题，就是在有些线性规划问题中，变量x，y要求取整数，因此其最优解也必须为整点，解答这类问题可以先解决一般的线性规划问题(不考虑整数)，再在可行域内适当调整，从而确定最优整数解即可．[例5]　某运输公司有7辆载重量为6吨的A型卡车与4辆载重量为10吨的B型卡车，有9名驾驶员．在建筑某高速公路中，该公司承包了每天至少搬运360吨土的任务．已知每辆卡车每天往返的次数：A型卡车为8次，B型卡车为6次；每辆卡车每天往返的成本费用情况；A型卡车160元，B型卡车252元．试问，A型卡车与B型卡车每天各出动多少辆时公司的成本费用最低？解析：设每天出动的A型卡车数为x，则0≤x≤7；每天出动的B型卡车数为y，则0≤y≤4.因为每天出车的驾驶员最多9名，则x＋y≤9，每天要完成的搬运任务为48x＋60y≥360，每天公司所花成本费用为z＝160x＋252y.本题即求满足不等式组结合图形可知，在四边形区域上，横坐标与纵坐标都是非负整数的点只有P1(3,4)，P2(4,4)，P3(4,3)，P4(5,2)，P5(5,3)，D(5,4)，P6(6,2)，P7(6,3)，P8(7,1)，C(7,2)10个点．作直线l：160x＋252y＝0.把l向上方作平行移动，可发现它与上述的10个点中最先接触到的点是P4(5,2)，所以在点P4(5,2)上，得到的z的值最小，zmin＝160×5＋252×2＝1304.答：当公司每天出动A型卡车5辆，B型卡车2辆时，公司的成本费用最低．[变式训练5]　要将两种大小不同的钢板截成A、B、C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表所示：今需A、B、C三种规格的成品分别为15、18、27块，问各截这两种钢板多少张可得所需三种规格成品，且使所用钢板张数最少？规格类型钢板类型A规格B规格C规格第一种钢板211第二种钢板123解法2：特值验证法：由解法1知，目标函数取得最小值的整点应分布在可行域的左下侧靠近边界的整点，依次取满足条件的整点A0(0,15)，A1(1,13)，A2(2,11)，A3(3,9)，A4(4,8)，A5(5,8)，A6(6,7)，A7(7,7)，A8(8,7)，A9(9,6)，A10(10,6)，…，A27(27,0)．将这些点的坐标分别代入z＝x＋y，求出各个对应值，经验证可知，在整点A3(3,9)和A4(4,8)处z取得最小值．其解法的思路：找整点、验证后选最优解．故本例有两种截法：第一种截法是截第一种钢板3张、第二种钢板9张；第二种截法是截第一种钢板4张、第二种钢板8张，两种方法最少要截两种钢板共12张.同步检测训练