用线性规划的思想求解问题_线性规划论文

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解决线性规划问题的数学思想,从本质上谈就是数形结合.当约束条件或目标函数不是线性的,而其几何意义明显,这时仍可利用线性规划的思想来解决问题,使解题思路拓宽,思维拓展,从而提高学生的解题能力.

一、函数问题转化为规划问题

例1 已知二次函数f(x)ax[2]+bx+1(a,b∈R,a>0),设方程f(x)=x的两实根为x[,1],和x[,2],如果x[,1]<2<x[,2]<4,且函数f(x)的对称轴为x=x[,0],求证:x[,0]>-1.

图1 例1图

证 设g(x)=f(x)-x=ax[2]+(b-1)x+1由题意,得

目标是证明-(b/2a)>-1,即(b/a)<2,作出(1)式表示的可行域,如图1,而(b/a)表示可行域内的点与坐标原点连线的斜率,易证(b/a)<2成立,故原命题成立.

二、方程问题转化为规划问题

例2 已知a,b∈R[+],用方程x[2]+ax+2b=0与方程x[2]+2bx+a=0都有实数根,求a+b的最小值.

解 由题意,得

点P(a,b)在抛物线a[2]=8b与b[2]=a的外部第一象限部分,如图2.问题转化为过阴影部分点,a+b的最小值问题.

图2 例2图

类比线性规划方法,易求a+b的最小值为6.

三、不等式问题转化为规划问题

例3 若1≤a+b≤5,-1≤a-b≤3,求3a-2b的取值范围.

解 作出约束条件下的可行域,如图3,容易求出3a-2b的最小值为-2,最大值为10,所以3a-2b∈[-2,10].

图3 例3图

四、多元问题转化为规划问题

例4 已知△ABC的三边长a,b,c满足b+c≤2a,a+b≤2b,求(b/a)的取值范围.

解 由题意,应用

令x=(b/a),y=(c/a),上述不等式可化为

作出可行域如图4,易得(2/3)<x<(3/2),

图4 例4图

于是(b/a)的范围为((2/3),(3/2)).

五、二次曲线问题转化为规划问题

例5 已知x+2y=4且x≥0,y≥(1/2),求满足x[2]+y[2]>(13/4)的x的取值范围.

解 作出约束条件

如图5,可得A点横坐标为(3/5),B点横坐标为1,C点横坐标为3,故0≤x<(3/5)或1<x≤3.

图5 例5图

规划思想为我们处理不等式变量范围问题开辟了一条崭新的道路.灵活的分析问题,方法的迁移运用,思想的融会贯通.必将为我们的解题带来新的成功.

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