(通用版)2019版高考數(shù)學一輪復習 第七章 不等式學案 理
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1、
第七章 不 等 式
第一節(jié) 不等式的性質(zhì)及一元二次不等式
本節(jié)主要包括2個知識點: 1.不等式的性質(zhì); 2.一元二次不等式.
突破點(一) 不等式的性質(zhì)
1.比較兩個實數(shù)大小的方法
(1)作差法
(2)作商法
2.不等式的基本性質(zhì)
性質(zhì)
性質(zhì)內(nèi)容
特別提醒
對稱性
a>b?bb,b>c?a>c
?
可加性
a>b?a+c>b+c
?
可乘性
?ac>bc
注意c的符號
?ac
2、n(n∈N,n≥1)
a,b同為正數(shù)
可開方性
a>b>0?>(n∈N,n≥2)
3.不等式的一些常用性質(zhì)
(1)倒數(shù)的性質(zhì)
①a>b,ab>0?<.②a<0b>0,0
3、________. 答案:< (2)a,b∈R,a<b和<同時成立的條件是________. 解析:若ab<0,由a<b兩邊同除以ab得,>,即<;若ab>0,則>.∴a<b和<同時成立的條件是a<0<b. 答案:a<0<b (3)已知a+b>0,則+與+的大小關系是________________. 解析:+-=+=(a-b)·=.∵a+b>0,(a-b)2≥0,∴≥0.∴+≥+. 答案:+≥+ (4)設M=2a(a-2),N=(a+1)(a-3),則M與N的大小關系為M________N. 答案:> 比較大小 [例1] (1)已知x∈R,m=(x+
4、1),n=(x2+x+1),則m,n的大小關系為( ) A.m≥n B.m>n C.m≤n D.m<n (2)若a=,b=,則a____b(填“>”或“<”). (3)已知等比數(shù)列{an}中,a1>0,q>0,前n項和為Sn,則與的大小關系為________. [解析] (1)m=x3+++1, n=x3+++, m-n=>0,故m>n. (2)易知a,b都是正數(shù),==log89>1,所以b>a. (3)當q=1時,=3,=5,所以<. 當q>0且q≠1時, -=- ==<0, 所以<. 綜上可知<. [答案] (1)B (2)< (3)< [方法技巧]
5、 比較大小的常用方法 差值比較 商值比較 原理 設a,b∈R,則 a>b?a-b>0, a=b?a-b=0, a0,b>0,則 >1?a>b, =1?a=b, <1?a
6、,變形是為了更有利于判斷符號
利用分母(或分子)有理化、指數(shù)恒等變換、對數(shù)恒等變換等變形
不等式的性質(zhì)
[例2] (1)(2018·河南六市模擬)若<<0,則下列結論不正確的是( )
A.a(chǎn)2
7、-d
C.若a>|b|,則a2>b2
D.若a>b,則<
[解析] (1)∵<<0,∴ba2,ab
8、不等式性質(zhì)比較大?。煊洸坏仁叫再|(zhì)的條件和結論是基礎,靈活運用是關鍵,要注意不等式性質(zhì)成立的前提條件. (2)與充要條件相結合的問題.用不等式的性質(zhì)分別判斷p?q和q?p是否正確,要注意特殊值法的應用. (3)與命題真假判斷相結合的問題.解決此類問題除根據(jù)不等式的性質(zhì)求解外,還經(jīng)常采用特殊值驗證的方法. 1.設a,b∈[0,+∞),A=+,B=,則A,B的大小關系是( ) A.A≤B B.A≥B C.A<B D.A>B 解析:選B 由題意得,A2-B2=2≥0,且A≥0,B≥0,可得A≥B. 2.(2018·安徽淮北一中模擬)若a
9、+1>b2;②|1-a|>|b-1|;③>>.
其中正確的個數(shù)是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:選D 由于a|b|>0,a2>b2,故a2+1>b2,①正確;-a>-b>0,-a+1>-b+1>1,故|1-a|>|b-1|,②正確;a+b>,③正確.故3個不等式均正確.
3.若x>y>1,0yb B.xa 10、.
4.(2018·河南三市調(diào)研)若x,y∈R,則x>y的一個充分不必要條件是( )
A.|x|>|y| B.x2>y2
C.> D.x3>y3
解析:選C 由|x|>|y|,x2>y2未必能推出x>y,排除A,B;由>可推出x>y,反之,未必成立,而x3>y3是x>y的充要條件,故選C.
突破點(二) 一元二次不等式
1.三個“二次”之間的關系
判別式Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a>0)的圖象
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根
有兩個相異實根x1,x2(x1<x2)
有兩個相等實根x 11、1=x2=-
沒有實數(shù)根
一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集
{x|x 12、)若不等式ax2+bx+c≥0對x∈R恒成立,則其判別式Δ≤0.( )
答案:(1)√ (2)× (3)×
2.填空題
(1)不等式-x2+2x-3>0的解集為________.
答案:?
(2)不等式ax2+bx+2>0的解集是,則a+b的值是________.
解析:由題意知-,是ax2+bx+2=0的兩根,
所以解得a=-12,b=-2.所以a+b=-14.
答案:-14
(3)若不等式mx2+2mx+1>0的解集為R,則m的取值范圍是________.
解析:①當m=0時,1>0顯然成立.
②當m≠0時,由條件知得0 13、0,1)
一元二次不等式的解法
解一元二次不等式的方法和步驟
[例1] (1)(2018·石家莊一模)不等式2x2-x-3>0的解集是( )
A.
B.(-∞,-1)∪
C.
D.∪(1,+∞)
(2)(2018·江西八校聯(lián)考)已知定義域為R的函數(shù)f(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞減,且y=f(x+2)為偶函數(shù),則關于x的不等式f(2x-1)-f(x+1)>0的解集為( )
A.∪(2,+∞)
B.
C.∪(2,+∞)
D.
(3)(2018·青島模擬)求不等式12x2-ax>a2(a∈R)的解集.
[解析] (1)2x2-x-3>0可因式分 14、解為(x+1)(2x-3)>0,解得x>或x<-1,
∴不等式2x2-x-3>0的解集是(-∞,-1)∪.故選B.
(2)∵y=f(x+2)為偶函數(shù),∴y=f(x)的圖象關于x=2對稱.又∵f(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞減,∴由f(2x-1)-f(x+1)>0得f(2x-1)>f(x+1),∴|2x-1-2|<|x+1-2|,∴(2x-3)2<(x-1)2,即3x2-10x+8<0,(x-2)(3x-4)<0,解得 15、時,不等式的解集為∪;
當a=0時,不等式的解集為(-∞,0)∪(0,+∞);
當a<0時,不等式的解集為∪.
[答案] (1)B (2)D
[方法技巧]
解含參數(shù)的一元二次不等式時分類討論的依據(jù)
(1)二次項中若含有參數(shù)應討論是等于0,小于0,還是大于0,然后將不等式轉(zhuǎn)化為一次不等式或二次項系數(shù)為正的形式.
(2)當不等式對應方程的實根的個數(shù)不確定時,討論判別式Δ與0的關系.
(3)確定無實根時可直接寫出解集,確定方程有兩個實根時,要討論兩實根的大小關系,從而確定解集形式.
由一元二次不等式恒成立求參數(shù)范圍
考法(一) 在實數(shù)集R上恒成立
[例2] 16、(1)(2018·山西平遙中學月考)若不等式-x2+2ax<3x+a2恒成立,則a的取值范圍為( )
A.(0,1) B.
C. D.
(2)(2018·湖南湘潭一中模擬)若不等式(m+1)x2-(m-1)x+3(m-1)<0對任意實數(shù)x恒成立,則實數(shù)m的取值范圍是( )
A.(1,+∞) B.(-∞,-1)
C. D.∪(1,+∞)
[解析] (1)由題意得-x2+2ax<3x+a2恒成立,即x2+(3-2a)x+a2>0恒成立.所以Δ=(3-2a)2-4a2<0,解得a>,故選B.
(2)分情況討論,①當m=-1時,不等式化為2x-6<0,即x<3,顯然不對任意實數(shù)x恒成 17、立.②當m≠-1時,由題意得所以m<-.故選C.
[答案] (1)B (2)C
考法(二) 在某區(qū)間上恒成立
[例3] (2018·湖北沙市中學月考)已知函數(shù)f(x)=mx2-mx-1.若對于任意的x∈[1,3],f(x)<5-m恒成立,則實數(shù)m的取值范圍是( )
A. B.(-∞,1)
C.(1,5) D.(1,+∞)
[解析] 因為f(x)<-m+5?m(x2-x+1)<6,而x2-x+1>0,所以將不等式變形為m<,即不等式m<對于任意x∈[1,3]恒成立,所以只需求在[1,3]上的最小值即可.記g(x)=,x∈[1,3],記h(x)=x2-x+1=2+,顯然h(x)在x 18、∈[1,3]上為增函數(shù).所以g(x)在[1,3]上為減函數(shù),所以g(x)min=g(3)=,所以m<.故選A.
[答案] A
[方法技巧]
解決一元二次不等式在某區(qū)間恒成立問題常轉(zhuǎn)化為求二次函數(shù)的最值問題或用分離參數(shù)法求最值問題.
考法(三) 在參數(shù)的區(qū)間上恒成立時求變量范圍
[例4] 對任意m∈[-1,1],函數(shù)f(x)=x2+(m-4)x+4-2m的值恒大于零,求x的取值范圍.
[解] 由f(x)=x2+(m-4)x+4-2m
=(x-2)m+x2-4x+4,
令g(m)=(x-2)m+x2-4x+4.
由題意知在[-1,1]上,g(m)的值恒大于零,
∴
19、解得x<1或x>3.
故當x∈(-∞,1)∪(3,+∞)時,對任意的m∈[-1,1],函數(shù)f(x)的值恒大于零.
[方法技巧]
解決恒成立問題一定要清楚選誰為主元,誰是參數(shù).一般地,知道誰的范圍,就選誰當主元,求誰的范圍,誰就是參數(shù).即把變元與參數(shù)交換位置,構造以參數(shù)為變量的函數(shù),根據(jù)原變量的取值范圍列式求解.
1.(2018·山東日照聯(lián)考)一元二次不等式ax2+bx+c>0的解集為(α,β)(α>0),則不等式cx2+bx+a>0的解集為( )
A. B.
C. D.
解析:選C 因為不等式ax2+bx+c>0的解集為(α,β),所以a<0且α+β=-,αβ=. 20、所以不等式cx2+bx+a>0可化為αβx2-(α+β)x+1<0,所以(αx-1)(βx-1)<0,即<0,所以不等式的解集是,故選C.h
2.(2018·汕頭一模)已知關于x的不等式kx2-6kx+k+8≥0對任意的x∈R恒成立,則實數(shù)k的取值范圍是( )
A.[0,1]
B.(0,1]
C.(-∞,0)∪(1,+∞)
D.(-∞,0]∪[1,+∞)
解析:選A 當k=0時,不等式kx2-6kx+k+8≥0化為8≥0,其對任意的x∈R恒成立;當k<0時,不等式kx2-6kx+k+8≥0不能恒成立;當k>0時,要使不等式kx2-6kx+k+8≥0對任意的x∈R恒成立,對 21、于方程kx2-6kx+k+8=0,需Δ=36k2-4(k2+8k)≤0,得0 22、(x-a)(x-1)≤0,當a<1時,不等式的解集為[a,1],此時只要a≥-4即可,即-4≤a<1;當a=1時,不等式的解為x=1,此時符合要求;當a>1時,不等式的解集為[1,a],此時只要a≤3即可,即10,|a|≤1恒成立,則x的取值范圍為________.
解析:將原不等式整理為形式上是關于a的不等式(x-3)a+x2-6x+9>0.令f(a)=(x-3)a+x2-6x+9.因為f(a)>0在|a|≤1時恒成立,所以①若x=3,則f(a)=0,不符合題意,應舍去.②若x≠3,則由一次函數(shù)的單調(diào)性,可得即 23、解得x<2或x>4.
答案:(-∞,2)∪(4,+∞)
[全國卷5年真題集中演練——明規(guī)律]
1.(2014·全國卷Ⅰ)已知集合A={x|x2-2x-3≥0},B={x|-2≤x<2},則A∩B=( )
A.[-2,-1] B.[-1,2)
C.[-1,1] D.[1,2)
解析:選A A={x|x≤-1或x≥3},故A∩B=[-2,-1],故選A.
2.(2014·全國卷Ⅱ)設集合M={0,1,2},N={x|x2-3x+2≤0},則M∩N=( )
A.{1} B.{2} C.{0,1} D.{ 24、1,2}
解析:選D N={x|x2-3x+2≤0}={x|1≤x≤2},又M={0,1,2},所以M∩N={1,2}.
3.(2013·全國卷Ⅰ)已知集合A={x|x2-2x>0},B={x|-<x<},則( )
A.A∩B=? B.A∪B=R
C.B?A D.A?B
解析:選B 集合A={x|x>2或x<0},所以A∪B={x|x>2或x<0}∪{x|-<x<}=R,故選B.
[課時達標檢測]
[小題對點練——點點落實]
對點練(一) 不等式的性質(zhì)
1.( 25、2018·安徽合肥質(zhì)檢)下列三個不等式:①x+≥2(x≠0);②<(a>b>c>0);③>(a,b,m>0且ab>c>0得<,所以<成立,所以②恒成立;-=,由a,b,m>0且a0恒成立,故③恒成立,所以選B.
2.若a>b>0,c 26、+1,則下列結論正確的是( )
A.若a<1,b<,則a>b
B.若a<1,b<,則a1,b>,則a>b
D.若a>1,b>,則ab不成立;對于B,取a=,b=,ab不成立;對于D,若a>1,則b2-b>0,又b>,得b>1,1-b<0,所以a2=b2-b+1 27、且a+b=1,所以a<,a2+b2>=,2ab=2a(1-a)=-22+<,所以a,,2ab,a2+b2中最大的數(shù)為a2+b2.
5.(2018·山西康杰中學月考)設a>b>1,則下列不等式成立的是( )
A.a(chǎn)ln b>bln a B.a(chǎn)ln b 28、0,所以函數(shù)f(x)=在(1,+∞)上單調(diào)遞增,又因為a>b>1,所以f(a)>f(b),即>,所以aeb 29、_.(請?zhí)顚懰姓_的序號)
解析:因為a>b>0,所以-=>0,①正確;=lg 30、2=-2a.又x2-x1=5,所以-5a=5,所以a=-.
2.設實數(shù)a∈(1,2),關于x的一元二次不等式x2-(a2+3a+2)x+3a(a2+2)<0的解集為( )
A.(3a,a2+2) B.(a2+2,3a)
C.(3,4) D.(3,6)
解析:選B 由x2-(a2+3a+2)x+3a(a2+2)<0,得(x-3a)·(x-a2-2)<0,∵a∈(1,2),∴3a>a2+2,∴關于x的一元二次不等式x2-(a2+3a+2)x+3a(a2+2)<0的解集為(a2+2,3a).故選B.
3.(2018·河北石家莊二中月考)在R上定義運算☆:a☆b=ab+2a+b,則滿足x☆ 31、(x-2)<0的實數(shù)x的取值范圍為( )
A.(0,2)
B.(-2,1)
C.(-∞,-2)∪(1,+∞)
D.(-1,2)
解析:選B 根據(jù)定義得x☆(x-2)=x(x-2)+2x+(x-2)=x2+x-2<0,解得-2 32、1,5]上有解的充要條件是f(5)>0,解得a>-,故選A.
5.(2018·重慶鳳鳴山中學月考)若不存在整數(shù)x滿足不等式(kx-k2-4)(x-4)<0,則實數(shù)k的取值范圍是________.
解析:容易判斷k=0或k<0時,均不符合題意,所以k>0.所以原不等式即為k(x-4)<0,等價于(x-4)<0,依題意應有3≤≤5且k>0,所以1≤k≤4.
答案:[1,4]
6.(2018·遼寧沈陽模擬)若不等式mx2+2mx-4<2x2+4x對任意x均成立,則實數(shù)m的取值范圍是________.
解析:不等式等價于(m-2)x2+2(m-2)x-4<0,
①當m=2時,上式為-4<0 33、,對任意的x,不等式都成立;
②當m-2<0時,Δ=4(m-2)2+16(m-2)<0,∴-2 34、0,c=0,f(x)=2x2-10x.
(2)f(x)+t≤2恒成立等價于2x2-10x+t-2≤0恒成立,
∴2x2-10x+t-2的最大值小于或等于0.
設g(x)=2x2-10x+t-2,
則由二次函數(shù)的圖象可知g(x)=2x2-10x+t-2在區(qū)間[-1,1]上為減函數(shù),
∴g(x)max=g(-1)=10+t,
∴10+t≤0,即t≤-10.
∴t的取值范圍為(-∞,-10].
2.已知函數(shù)f(x)=的定義域為R.
(1)求a的取值范圍;
(2)若函數(shù)f(x)的最小值為,解關于x的不等式x2-x-a2-a<0.
解:(1)∵函數(shù)f(x)=的定義域為R,
∴ a 35、x2+2ax+1≥0恒成立,
當a=0時,1≥0恒成立.
當a≠0時,需滿足題意,
則需解得0<a≤1,
綜上可知,a的取值范圍是[0,1].
(2)f(x)==,
由題意及(1)可知0<a≤1,
∴當x=-1時,f(x)min=,
由題意得,=,∴a=,
∴不等式x2-x-a2-a<0可化為x2-x-<0.
解得-<x<,
∴不等式的解集為.
3.(2018·江西八校聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)=x2-2ax-1+a,a∈R.
(1)若a=2,試求函數(shù)y=(x>0)的最小值;
(2)對于任意的x∈[0,2],不等式f(x)≤a成立,試求a的取值范圍.
解:(1)依題意 36、得y===x+-4.
因為x>0,所以x+≥2.
當且僅當x=時,
即x=1時,等號成立.
所以y≥-2.
所以當x=1時,y=的最小值為-2.
(2)因為f(x)-a=x2-2ax-1,
所以要使得“?x∈[0,2],不等式f(x)≤a成立”,
只要“x2-2ax-1≤0在[0,2]恒成立”.
不妨設g(x)=x2-2ax-1,
則只要g(x)≤0在[0,2]上恒成立即可.
所以即解得a≥.
則a的取值范圍為.
第二節(jié) 二元一次不等式(組)與簡單的線性規(guī)劃問題
本節(jié)主要包括3個知識點:
1.二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域; 2.簡單的線性規(guī)劃 37、問題; 3.線性規(guī)劃的實際應用.
突破點(一) 二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域
1.二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域
不等式
表示區(qū)域
Ax+By+C>0
直線Ax+By+C=0某一側(cè)的所有點組成的平面區(qū)域
不包括邊界直線
Ax+By+C≥0
包括邊界直線
不等式組
各個不等式所表示平面區(qū)域的公共部分
2.確定二元一次不等式(組)表示平面區(qū)域的步驟
以上簡稱為“直線定界,特殊點定域”.
1.判斷題
(1)不等式Ax+By+C>0表示的平面區(qū)域一定在直線Ax+By+C=0的上方.( )
(2)不等式x2-y2<0表示的平面 38、區(qū)域是一、三象限角的平分線和二、四象限角的平分線圍成的含有y軸的兩塊區(qū)域.( )
答案:(1)× (2)√
2.填空題
(1)不等式組所表示的平面區(qū)域的面積等于________.
答案:
(2)不等式組所表示的平面區(qū)域內(nèi)的整點個數(shù)為________.
答案:4
(3)若不等式組表示的平面區(qū)域為一個銳角三角形及其內(nèi)部,則實數(shù)k的取值范圍是________.
答案:(0,1)
二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域
[典例] (1)(2018·泰安模擬)不等式組所表示的平面區(qū)域的面積為( )
A.1 B.
C. D.
(2)(2018·沈陽質(zhì)監(jiān) 39、)已知不等式組表示的平面區(qū)域的面積等于3,則a的值為________.
[解析] (1)作出不等式組對應的區(qū)域如圖中陰影部分所示,
由題意知xB=1,xC=2.由得yD=,所以S△BCD=×(xC-xB)×|yD|=.
(2)依據(jù)不等式組畫出可行域如圖中陰影部分所示,由圖可知其表示的平面區(qū)域為△ABC,所以S=×2|AC|=3,所以|AC|=3,即C(2,3),又點C在直線ax-y+2=0上,得a=.
[答案] (1)D (2)
[方法技巧]
解決求平面區(qū)域面積問題的方法步驟
(1)畫出不等式組表示的平面區(qū)域;
(2)判斷平面區(qū)域的形狀,并求得直線的交點坐標、圖形的邊長、相 40、關線段的長(三角形的高、四邊形的高)等,若為規(guī)則圖形則利用圖形的面積公式求解;若為不規(guī)則圖形則利用割補法求解.
[提醒] 求面積時應考慮圓、平行四邊形等圖形的對稱性.
1.已知約束條件表示面積為1的直角三角形區(qū)域,則實數(shù)k的值為( )
A.1 B.-1
C.0 D.-2
解析:選A 先作出不等式組
對應的平面區(qū)域,如圖.要使陰影部分為直角三角形,當k=0時,此時三角形的面積為×3×3=≠1,所以不成立.當k=-1或-2時,不能構成直角三角形區(qū)域.當k=1時,由圖可知,可構成直角三角區(qū)域且面積為1,故選A.
2.若滿足條件的整點(x,y)恰有9個,其中整點是指橫、 41、縱坐標都是整數(shù)的點,則整數(shù)a的值為( )
A.-3 B.-2
C.-1 D.0
解析:選C 不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分,當a=0時,只有4個整點(1,1),(0,0),(1,0),(2,0);當a=-1時,正好增加(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(2,-1),(3,-1)共5個整點.
3.不等式組 表示的平面區(qū)域的面積為________.
解析:作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,可知S△ABC=×2×(2+2)=4.
答案:4
突破點(二) 簡單的線性規(guī)劃問題
1.線性規(guī)劃中的基本概念
名稱
意義
約束條件 42、
由變量x,y組成的不等式(組)
線性約束條件
由x,y的一次不等式(或方程)組成的不等式(組)
目標函數(shù)
關于x,y的函數(shù)解析式,如z=2x+3y等
線性目標函數(shù)
關于x,y的一次函數(shù)解析式
可行解
滿足線性約束條件的解(x,y)
可行域
所有可行解組成的集合
最優(yōu)解
使目標函數(shù)取得最大值或最小值的可行解
線性規(guī)劃問題
在線性約束條件下求線性目標函數(shù)的最大值或最小值問題
2.簡單線性規(guī)劃問題的圖解法
在確定線性約束條件和線性目標函數(shù)的前提下,用圖解法求最優(yōu)解的步驟概括為“畫、移、求、答”.即
1.判斷題
(1)線性目標函數(shù)的最優(yōu)解可能不唯 43、一.( )
(2)目標函數(shù)z=ax+by(b≠0)中,z的幾何意義是直線ax+by-z=0在y軸上的截距.( )
答案:(1)√ (2)×
2.填空題
(1)已知實數(shù)x,y滿足則z=x+3y的最小值為________.
答案:-8
(2)(2018·南昌調(diào)研)設變量x,y滿足則目標函數(shù)z=2x+3y的最小值為________.
答案:7
(3)某校今年計劃招聘女教師a名,男教師b名,若a,b滿足不等式組設這所學校今年計劃招聘教師最多x名,則x=________.
答案:13
線性目標函數(shù)的最值
[例1] (1)(2018·山西太原模擬)已知實數(shù)x, 44、y滿足則z=2x-2y-1的取值范圍是( )
A. B.[0,5]
C. D.
(2)(2017·黑龍江哈爾濱二模)已知整數(shù)x,y滿足則z=4-x·y的最小值為________.
[解析] (1)
作出不等式組表示的可行域,如圖陰影部分所示,可知2×-2×-1≤z<2×2-2×(-1)-1,即z的取值范圍是.
(2)z=4-x·y=2-2x·2-y=2-2x-y.
設m=-2x-y,要使z最小,則只需m最?。?
作出不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示.
由m=-2x-y得y=-2x-m,平移可知當直線y=-2x-m經(jīng)過點B時,m最小,
由解得
即B(1,2), 45、此時m=-2-2=-4,
所以z=4-x·y的最小值為2-4=.
[答案] (1)D (2)
[方法技巧]
求解線性目標函數(shù)最值的常用方法
線性目標函數(shù)的最優(yōu)解一般在平面區(qū)域的頂點或邊界處取得,所以對于一般的線性規(guī)劃問題,若可行域是一個封閉的圖形,我們可以直接解出可行域的頂點,然后將坐標代入目標函數(shù)求出相應的數(shù)值,從而確定目標函數(shù)的最值;若可行域不是封閉圖形還是需要借助截距的幾何意義來求最值.
非線性目標函數(shù)的最值
[例2] (1)(2018·四川資陽期末)已知實數(shù)x,y滿足則的最大值是________.
(2)(2018·河北唐山模擬)設實數(shù)x,y滿足約束條件則z 46、=x2+y2的最小值為________.
[解析] (1)由題意得,滿足條件的可行域如圖所示.的幾何意義是可行域內(nèi)的點與原點所在直線的斜率,觀察圖形易知,當直線過點C(4,1)時,有最大值,最大值為.
(2)作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖所示.因為z=x2+y2表示區(qū)域內(nèi)的點到原點距離的平方,由圖知,當區(qū)域內(nèi)的點與原點的連線與直線3x+y-10=0垂直時,z=x2+y2取得最小值,所以zmin=2=10,垂足為點(3,1),在平面區(qū)域內(nèi),所以z=x2+y2的最小值為10.
[答案] (1) (2)10
[方法技巧]
非線性目標函數(shù)最值問題的常見類型及求法
距離
平方型
目標函 47、數(shù)為z=(x-a)2+(y-b)2時,可轉(zhuǎn)化為可行域內(nèi)的點(x,y)與點(a,b)之間的距離的平方求解
斜率型
對形如z=(ac≠0)型的目標函數(shù),可利用斜率的幾何意義來求最值,即先變形為z=·的形式,將問題化為求可行域內(nèi)的點(x,y)與點連線的斜率的倍的取值范圍、最值等
點到直線
距離型
對形如z=|Ax+By+C|型的目標函數(shù),可先變形為z=·的形式,將問題化為求可行域內(nèi)的點(x,y)到直線Ax+By+C=0的距離的倍的最值
線性規(guī)劃中的參數(shù)問題
1.常見問題形式
(1)由可行域求線性約束條件;
(2)由最優(yōu)解或最值求參數(shù)的取值范圍.
2.處理方法
(1)對于 48、形式(1),由可行域的端點寫出邊界直線的方程,由區(qū)域特點確定不等號即可.
(2)對于形式(2),解答問題時,必須明確線性目標函數(shù)的最值一般在可行域的頂點或邊界取得,運用數(shù)形結合的思想方法求解.同時,要注意邊界直線的斜率與目標函數(shù)表示的直線的斜率之間的關系.
[例3] (2018·湖北八校聯(lián)考)若實數(shù)x,y滿足不等式組其中m>0,且x+y的最大值為9,則實數(shù)m=( )
A.4 B.3
C.1 D.2
[解析] 根據(jù)不等式組畫出可行域如圖中陰影部分所示.
設z=x+y,由
得A.易知當z=x+y經(jīng)過點A時,z取得最大值,故+=9,解得m=1.
[答案] C
[方法技巧] 49、
求解線性規(guī)劃中含參問題的兩種基本方法
(1)把參數(shù)當成常數(shù)用,根據(jù)線性規(guī)劃問題的求解方法求出最優(yōu)解,代入目標函數(shù)確定最值,通過構造方程或不等式求解參數(shù)的值或范圍;
(2)先分離含有參數(shù)的式子,通過觀察的方法確定含參的式子所滿足的條件,確定最優(yōu)解的位置,從而求出參數(shù).
1.(2018·山東德州模擬)已知x,y滿足則z=4x-y的最小值為( )
A.4 B.6 C.12 D.16
解析:選B 作出不等式組表示的區(qū)域如圖,結合圖形可知當動直線z=4x-y經(jīng)過點A(2,2)時,動直線y=4x-z在y軸的截距最小,zmin=4×2-2=6,故選B.
2.設x,y滿足約束條 50、件則的取值范圍是( )
A.[1,5] B.[2,6]
C.[2,10] D.[3,11]
解析:選D 設z===1+2·,設z′=,則z′的幾何意義為動點P(x,y)到定點D(-1,-1)的斜率,畫出可行域如圖中陰影部分所示,易得z′∈[kDA,kDB],則z′∈[1,5],∴z=1+2·z′∈[3,11].
3.(2018·浙江寧波九校期末聯(lián)考)設實數(shù)x,y滿足則z=y(tǒng)-4x的取值范圍是________;z=y(tǒng)-4|x|的取值范圍是________.
解析:作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖.①當目標函數(shù)線z=y(tǒng)-4x經(jīng)過點A(2,2)時,z取得最小值2-4×2=-6;經(jīng)過點B( 51、-4,8)時,z取得最大值8-4×(-4)=24,所以z=y(tǒng)-4x的取值范圍是[-6,24].②因為z=y(tǒng)-4|x|=所以由圖知,當x<0時,z在點B(-4,8)處取得最小值8+4×(-4)=-8,在點C(0,4)處取得最大值4,所以當x<0時,z∈[-8,4).當x≥0時,z在點A(2,2)處取得最小值2-4×2=-6,在點C(0,4)處取得最大值4-4×0=4,所以x≥0時,z∈[-6,4].綜上,z=y(tǒng)-4|x|的取值范圍是[-8,4].
答案:[-6,24] [-8,4]
4.(2018·北京朝陽模擬)若實數(shù)x,y滿足
則x2+y2的最小值是________.
解析:作出不等式 52、組表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示.
∵x2+y2表示可行域內(nèi)任意一點P(x,y)與原點(0,0)距離的平方,
∴當P在線段AB上且OP⊥AB時,x2+y2取得最小值,
∴(x2+y2)min=2=.
答案:
5.已知約束條件若目標函數(shù)z=x+ay(a≥0)恰好在點(2,2)處取到最大值,則a的取值范圍為________.
解析:作出不等式對應的平面區(qū)域,如圖陰影部分所示,
當a=0時,z=x,
即x=z,此時不成立.
故a≠0.由z=x+ay得y=-x+.
由解得即A(2,2).
要使目標函數(shù)z=x+ay(a≥0)僅在點A(2,2)處取得最大值,則陰影部分區(qū)域在直線y= 53、-x+的下方,
即目標函數(shù)的斜率k=-,滿足k>kAC,即->-3.
∵a>0,∴a>,
即a的取值范圍為.
答案:
突破點(三) 線性規(guī)劃的實際應用
線性規(guī)劃的實際應用
解線性規(guī)劃應用題的一般步驟
[典例] (2018·山西運城期中)某工廠生產(chǎn)甲、乙兩種產(chǎn)品,生產(chǎn)甲產(chǎn)品1件需消耗A原料1千克,B原料2千克;生產(chǎn)乙產(chǎn)品1件需消耗A原料2千克,B原料1千克;每件甲產(chǎn)品的利潤是300元,每件乙產(chǎn)品的利潤是400元,公司在生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品的計劃中,要求每天消耗A,B原料都不超過12千克,通過合理安排計劃,從每天生產(chǎn)的甲、乙兩種產(chǎn)品中,公司共可獲得的最大利潤是 54、( )
A.1 800元 B.2 400元
C.2 800元 D.3 100元
[解析] 設生產(chǎn)甲產(chǎn)品x件,乙產(chǎn)品y件,依題意有目標函數(shù)z=300x+400y,作出的可行域,其中A(0,6),B(4,4),C(6,0),如圖所示.由z=300x+400y得y=-x+,由圖可知,目標函數(shù)在點B(4,4)取得最大值,最大值為2 800.所以公司共可獲得的最大利潤是2 800元.故選C.
[答案] C
[方法技巧]
求解線性規(guī)劃應用題的三個注意點
(1)明確問題中的所有約束條件,并根據(jù)題意判斷約束條件是否能夠取到等號.
(2)注意結合實際問題的實際意義,判斷所設未知數(shù)x,y的取 55、值范圍,特別注意分析x,y是否為整數(shù)、是否為非負數(shù)等.
(3)正確地寫出目標函數(shù),一般地,目標函數(shù)是等式的形式.
1.(2018·云南昆明第三中學月考)某蔬菜收購點租用車輛,將100噸新鮮黃瓜運往某市銷售,可供租用的卡車和農(nóng)用車分別為10輛和20輛.若每輛卡車載重8噸,運費960元,每輛農(nóng)用車載重2.5噸,運費360元,則蔬菜收購點運完全部黃瓜支出的最低運費為( )
A.11 280元 B.12 480元
C.10 280元 D.11 480元
解析:選B 設租用的卡車和農(nóng)用車分別為x輛和y輛,運完全部黃瓜支出的運費為z元,則目標函數(shù)z=960x+360y.
如圖所示 56、,不等式組表示的平面區(qū)域是△ABC內(nèi)橫坐標和縱坐標均為整數(shù)的點,其中A(10,8),B(10,20),C(6.25,20).當直線l:z=960x+360y經(jīng)過點A(10,8)時,運費最低,且最低運費為zmin=960×10+360×8=12 480(元),故選B.
2.(2018·南昌模擬)某企業(yè)生產(chǎn)甲、乙兩種產(chǎn)品均需用A,B兩種原料.已知生產(chǎn)1噸每種產(chǎn)品所需原料及每天原料的可用限額如表所示.如果生產(chǎn)1噸甲、乙產(chǎn)品可獲利潤分別為3萬元、4萬元,則該企業(yè)每天可獲得最大利潤為( )
甲
乙
原料限額
A(噸)
3
2
12
B(噸)
1
2
8
A.12萬元 B. 57、16萬元
C.17萬元 D.18萬元
解析:選D 根據(jù)題意,設每天生產(chǎn)甲x噸,乙y噸,則目標函數(shù)為z=3x+4y,作出不等式組所表示的平面區(qū)域如圖中陰影部分所示,作出直線3x+4y=0并平移,易知當直線經(jīng)過點A(2,3)時,z取得最大值且zmax=3×2+4×3=18,故該企業(yè)每天可獲得最大利潤為18萬元,選D.
[全國卷5年真題集中演練——明規(guī)律]
1.(2017·全國卷Ⅱ)設x,y滿足約束條件則z=2x+y的最小值是( )
A.-15 B.-9
C.1 D.9
解析:選A 作出不等式組表示的可行域如圖中陰影部分所示.易求得可 58、行域的頂點A(0,1),B(-6,-3),C(6,-3),當直線z=2x+y過點B(-6,-3)時,z取得最小值,zmin=2×(-6)-3=-15.
2.(2013·全國卷Ⅱ)已知a>0,x,y滿足約束條件若z=2x+y的最小值為1,則a=( )
A. B.
C.1 D.2
解析:選B 由已知約束條件,作出可行域如圖中△ABC內(nèi)部及邊界部分,由目標函數(shù)z=2x+y的幾何意義為直線l:y=-2x+z在y軸上的截距,知當直線l過可行域內(nèi)的點B(1,-2a)時,目標函數(shù)z=2x+y的最小值為1,則2-2a=1,a=,故選B.
3.(2017·全國卷Ⅰ)設x,y滿足約束條件則z 59、=3x-2y的最小值為________.
解析:畫出不等式組
所表示的可行域如圖中陰影部分所示,由可行域知,當直線y=x-過點A時,在y軸上的截距最大,此時z最小,由解得∴zmin=-5.
答案:-5
4.(2015·全國卷Ⅰ)若x,y滿足約束條件則的最大值為________.
解析:畫出可行域如圖陰影所示,∵表示過點(x,y)與原點(0,0)的直線的斜率,∴點(x,y)在點A處時最大.由得
∴A(1,3).∴的最大值為3.
答案:3
5.(2016·全國卷Ⅰ)某高科技企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品A和產(chǎn)品B需要甲、乙兩種新型材料.生產(chǎn)一件產(chǎn)品A需要甲材料1.5 kg,乙材料1 kg,用5個工時 60、;生產(chǎn)一件產(chǎn)品B需要甲材料0.5 kg,乙材料0.3 kg,用3個工時.生產(chǎn)一件產(chǎn)品A的利潤為2 100元,生產(chǎn)一件產(chǎn)品B的利潤為900 元.該企業(yè)現(xiàn)有甲材料150 kg,乙材料90 kg,則在不超過600個工時的條件下,生產(chǎn)產(chǎn)品A、產(chǎn)品B的利潤之和的最大值為________元.
解析:設生產(chǎn)A產(chǎn)品x件,B產(chǎn)品y件,由已知可得約束條件為即
目標函數(shù)為z=2 100x+900y,
由約束條件作出不等式組表示的可行域如圖中陰影部分所示.
作直線2 100x+900y=0,即7x+3y=0并上下平移,易知當直線經(jīng)過點M時,z取得最大值,聯(lián)立
解得B(60,100).
則zmax=2 61、100×60+900×100=216 000(元).
答案:216 000
[課時達標檢測]
[小題對點練——點點落實]
對點練(一) 二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域
1.(2018·青島月考)若實數(shù)x,y滿足不等式組則該約束條件所圍成的平面區(qū)域的面積是( )
A.3 B.
C.2 D.2
解析:選C 因為直線x-y=-1與x+y=1互相垂直,所以如圖所示的可行域為直角三角形,
易得A(0,1),B(1,0),C(2,3),
故|AB|=,|AC|=2, 62、
所以其面積為×|AB|×|AC|=2.
2.在平面直角坐標系中,若不等式組表示一個三角形區(qū)域,則實數(shù)k的取值范圍是( )
A.(-∞,-1)
B.(1,+∞)
C.(-1,1)
D.(-∞,-1)∪(1,+∞)
解析:選A 易知直線y=k(x-1)-1過定點(1,-1),畫出不等式組表示的可行域示意圖,如圖所示.
當直線y=k(x-1)-1位于y=-x和x=1兩條虛線之間時,表示的是一個三角形區(qū)域.所以直線y=k(x-1)-1 的斜率的范圍為(-∞,-1),即實數(shù)k的取值范圍是(-∞,-1).
3.(2018·山西臨汾一中月考)不等式y(tǒng)(x+y-2)≥0在平面直角坐標系中 63、表示的區(qū)域(用陰影部分表示)是( )
解析:選C 由y(x+y-2)≥0,得或所以不等式y(tǒng)(x+y-2)≥0在平面直角坐標系中表示的區(qū)域是C項.
4.(2018·河北卓越聯(lián)盟聯(lián)考)已知點(-3,-1)和(4,-6)在直線3x-2y-a=0的兩側(cè),則實數(shù)a的取值范圍為( )
A.(-7,24)
B.(-∞,-7)∪(24,+∞)
C.(-24,7)
D.(-∞,-24)∪(7,+∞)
解析:選A 由題意可知(-9+2-a)(12+12-a)<0,所以(a+7)·(a-24)<0,所以-7
64、域有公共點,則實數(shù)m的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:選D 由題意,知直線x+my+1=0過定點D(-1,0),作出不等式組對應的平面區(qū)域如圖陰影所示,當m=0時,直線為x=-1,此時直線和平面區(qū)域沒有公共點,故m≠0.x+my+1=0的斜截式方程為y=-x-,斜率k=-.
要使直線和平面區(qū)域有公共點,則直線x+my+1=0的斜率k>0,即k=->0,即m<0,且滿足kCD≤k≤kAD.
由解得即C(2,1),CD的斜率kCD==.由解得即A(2,4),AD的斜率kAD==,即≤k≤,則≤-≤,解得-3≤m≤-,故選D.
對點練(二) 簡單的線性規(guī)劃問題
1.( 65、2018·河南八市重點高中聯(lián)考)已知△ABC中,A(1,1),B(1,3),C(1+,2),若點(x,y)在三角形內(nèi)部(不包含邊界),則z=-2x+y的取值范圍是( )
A.(-,-1) B.(-1,1)
C.(-2,1) D.(-1,)
解析:選C 如圖,畫出三角形ABC,其內(nèi)部即為可行域.當直線y=2x+z經(jīng)過點B時,zmax=-2+3=1,經(jīng)過點C時,zmin=-2×(1+)+2=-2.故選C.
2.(2017·河南鄭州二模)若實數(shù)x,y滿足且z=2x+y的最小值為4,則實數(shù)b的值為( )
A.1 B.2
C. D.3
解析:選D 作出不等式組表示的平面區(qū)域如圖陰影 66、所示,由圖可知z=2x+y在點A處取得最小值,且由解得∴A(1,2).
又由題意可知A在直線y=-x+b上,
∴2=-1+b,解得b=3,故選D.
3.(2018·山東泰安檢測)在平面直角坐標系xOy中,M為不等式組所表示的區(qū)域上一動點,已知點A(-1,2),則直線AM斜率的最小值為( )
A.- B.-2 C.0 D.
解析:選B 作出不等式組對應的平面區(qū)域如圖四邊形OBCD及其內(nèi)部,其中B(2,0),C(4,6),D(0,2).
點A(-1,2),當M位于O時,AM的斜率最?。藭rAM的斜率k==-2,故選B.
4.(2018·四川南充高中模擬)若實數(shù)x,y滿足約束條件則z=的最大值為________.
解析:作出不等式組表示的平面區(qū)域,如圖所示.z=的幾何意義是可行域內(nèi)的點與點D(-1,0)連線的斜率,由圖象知直線AD的斜率最大.由得所以A(1,3),此時z==,即為要求的最大值.
答案:
5.(2018·湖北黃石模擬)已知變量x,y滿足約束條件則z=x-2y的最大值為________.
解析:作出不等式組表示的可行域如圖所示,因為目標函數(shù)y=-的斜率小
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