线性规划应用题教案课件

线性规划应用题线性规划应用题11．叙述线性规划的图解法步骤：

①画－画出线性约束条件所表示的可行域；②移－在目标函数所表示的一组平行线中，利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵（横）截距最大、最小的直线；③求－通过解方程组求出最优解；④答－作出答案．第1页/共35页1．叙述线性规划的图解法步骤：①画－画出线性约束条件所表示2导入新课应用数学模型法解决实际问题的基本步骤：实际问题数学模型实际问题的解数学模型的解推理演算第2页/共35页导入新课应用数学模型法解决实际问题的基本步骤：实际问题数学模3在科学研究、工程设计、经济管理等方面，我们经常会碰到最优化决策的实际问题，而解决这类问题的理论基础是线性规划．利用线性规划研究的问题，大致可归纳为两种类型：第一种类型是给定一定数量的人力、物力资源，问怎样安排动用这些资源，能使完成的任务量最大，收到的效益最大；第二种类型是给定一项任务，问怎样统筹安排，能使完成这项任务的人力、物力资源量最小．本节课主要研究这两类问题．第3页/共35页在科学研究、工程设计、经济管理等方面，我们经常会碰到4例1：投资生产A产品时，每生产100t需要资金200万元，需场地200m2,可获利300万元；投资生产B产品时，每生产100m需要资金300万元，需场地100m2,可获利200万元.现某单位可使用资金1400万元，场地900m2,问：应作怎样的组合投资，可使获利最大？分析：这是一个二元线性规划问题，可先将题中数据整理成表格，以方便理解题意：然后根据此表数据，设出未知数，列出约束条件和目标函数，最后用图解法求解．第4页/共35页例1：投资生产A产品时，每生产100t需要资金200万元，需5解：设生产A产品x百吨，生产B产品y百米，利润为s百万元则约束条件为目标函数为作出可行域（如图），将目标函数变形为，它表示斜率为，在轴上截距为的直线，平移直

线当它经过直线和的交点时，最大，

即s最大．此时因此，生产A产品325吨，生产B产品250米时，利润最大为1475万元第5页/共35页解：设生产A产品x百吨，生产B产品y百米，利润为s百万元则约6

例2某工厂生产甲、乙两种产品，生产甲种产品1t需耗A种矿石10t、B种矿石5t、煤4t；生产乙种产品1t需耗A种矿石4t、B种矿石4t、煤9t．每1t甲种产品的利润是600元，每1t乙种产品的利润是1000元．工厂在生产这两种产品的计划中要求消耗A种矿石不超过300t、B种矿石不超过200t、煤不超过360t．甲、乙两种产品各生产多少（精确到1t），能使利润总额达到最大？第6页/共35页例2某工厂生产甲、乙两种产品，生产甲种产品1t需耗A种7第7页/共35页第7页/共35页8依据题中已知条件，列表如下：

甲产品（1t）乙产品（1t）资源限额（t）A种矿石（t）104300B种矿石（t）54200煤（t）49360利润（元）6001000

资源消耗品产品第8页/共35页依据题中已知条件，列表如下：

甲产品（1t）乙产品（1t9求,取何值时，目标函数已知变量,满足约束条件取得最大值．③建立数学模型：

第9页/共35页求,取何值时，目标函数已知变量,满足约束条件取得最大10④求解：

采用上节课所讲的图解法求出最大值．，第10页/共35页④求解：采用上节课所讲的图解法求出最大值．，第10页/共311第二类问题即给定一项任务，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第11页/共35页第二类问题第11页/共35页12例3、营养学家指出，成人良好的日常饮食应该至少提

供0.075kg的碳水化合物，0.06kg的蛋白质，0.06kg的

脂肪，1kg食物A含有0.105kg碳水化合物，0.07kg蛋白质，0.14kg脂肪，花费28元；而1kg食物B含有0.105kg碳水化合物，0.14kg蛋白质，0.07kg脂肪，花费21元。为了满足营养专家指出的日常饮食要求，同时使花费最低，需要同时食用食物A和食物B多少kg？食物／kg碳水化合物／kg蛋白质/kg脂肪／kgA0.1050.070.14B0.1050.140.07分析：将已知数据列成表格第12页/共35页例3、营养学家指出，成人良好的日常饮食应该至少提

供0.0713解：设每天食用xkg食物A，ykg食物B，总成本为z，那么目标函数为：z＝28x＋21y作出二元一次不等式组所表示的平面区域，即可行域第13页/共35页解：设每天食用xkg食物A，ykg食物B，总成本为z，那么目14把目标函数z＝28x＋21y

变形为xyo5/75/76/73/73/76/7

它表示斜率为随z变化的一组平行直线系

是直线在y轴上的截距，当截距最小时，z的值最小。M

如图可见，当直线z＝28x＋21y

经过可行域上的点M时，截距最小，即z最小。第14页/共35页把目标函数z＝28x＋21y变形为xyo5/75/76/715M点是两条直线的交点，解方程组得M点的坐标为：所以zmin＝28x＋21y＝16

由此可知，每天食用食物A143g，食物B约571g，能够满足日常饮食要求，又使花费最低，最低成本为16元。第15页/共35页M点是两条直线的交点，解方程组得M点的坐标为：所以zmin＝16解线性规划问题的步骤：

（2）移：在线性目标函数所表示的一组平行线中，利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或最小的直线；

（3）求：通过解方程组求出最优解；

（4）答：作出答案。

（1）画：画出线性约束条件所表示的可行域；第16页/共35页解线性规划问题的步骤：（2）移：在线性目标函数所表示的一组17

某工厂用A、B两种配件生产甲、乙两种产品，每生产一件甲产品使用4个A配件耗时1h，每生产一件乙产品使用4个B配件耗时2h，该厂每天最多可从配件厂获得16个A配件和12个B配件，按每天工作8h计算，该厂所有可能的日生产安排是什么？A配件（个）B配件（个）耗时（h)甲产品乙产品限制414216812一、实际问题第17页/共35页某工厂用A、B两种配件生产甲、乙两种产品，每生18设甲、乙两种产品分别生产x、y件，由已知条件可得二元一次不等式组第18页/共35页设甲、乙两种产品分别生产x、y件，由已知条件可得二元一次不等19将不等式组表示成平面上的区域，图中的阴影部分中的整点（坐标为整数）就代表所有可能的日生产安排。yx4843ox+2y=8x=4y=3第19页/共35页将不等式组表示成平面上的区域，图中的阴影部分中的整点（坐标为20提出新问题：

若生产一件甲产品获利2万元，生产一件乙产品获利3万元，采用那种生产安排利润最大？A配件（个）B配件（个）耗时（h)利润（万元）甲产品41乙产品42限制161282万元3万元第20页/共35页提出新问题：若生产一件甲产品获利2万元，生产一件乙21yx4843oM设工厂获得的利润为z，则z＝2x＋3y

把z＝2x＋3y变形为它表示斜率为在y轴上的截距为的直线。当z变化时，可以得到一族互相平行的直线。2x+3y=0令z=0,作直线2x+3y=0第21页/共35页yx4843oM设工厂获得的利润为z，则z＝2x＋3y把z22由上图可以看出，当经过直线x=4与直线x+2y-8=0的交点M（4，2）时，截距的值最大，最大值为，这时2x+3y=14.所以，每天生产甲产品4件，乙产品2件时，工厂可获得最大利润14万元。yx4843oM（4,2）(Zmax=2x+3y=2×4+3×2=14)第22页/共35页由上图可以看出，当经过直线x=4与直线x+2y-8=0的交点23试求满足上述约束条件的，且使目标函数取得最小值（其中、均为正整数）．设需截第一种钢板张，第二种钢板张，由题中表格得第23页/共35页试求满足上述约束条件的，且使目标函数取得最小值（其中、242．第二类问题实例

例3

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决数如下表所示：

A规格B规格C规格第一种钢板211第二种钢板123规格类型钢板类型今需要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．

第24页/共35页2．第二类问题实例

例3要将两种大小不同的钢板截成A25解：演示课件

直线，此直线经过直线和直线（为参数）经过可行域内的点且和原点距离最近的作出一组与直线平行的直线中的交点，直线方程为．第25页/共35页解：演示课件直线，此直线经过直线和直线26点）且与原点距离最近的直线是，由于和都不是整数，而最优解中，必须都是整数，所以，可行域内的点不是最优解．经过可行域内的整点（横坐标和纵坐标都是整数的经过的整点是和，它们是最优解．第26页/共35页点）且与原点距离最近的直线是，由于和都不是27课堂练习

某工厂家具车间造型两类桌子，每张桌子需木工和漆工两道工序完成．已知木工做一张型桌子分别需要1小时和2小时，漆工油漆一张型桌子分别需要3小时和1小时；又知木工、漆工每天工作分别不得超过8小时和9小时，而工厂一张型桌子分别获利润2千元和3千元，试问工厂每天应生产型桌子各多少张，才能获利润最大？第27页/共35页课堂练习某工厂家具车间造型两类桌子，每张桌子需木工和28目标函数为.获利润为千元，则设每天生产型桌子张，型桌子张，每天所解：第28页/共35页目标函数为.获利润为千元，则设每天生产29且与原点距离最大，此时取得最大值．上方平移至的位置时，直线经过可行域上的点，如图，作出可行域，把直线：向右第29页/共35页且与原点距离最大，此时取得最大值．上方平移至的位置30答：每天应生产型桌子2张，型桌子3张才能解方程组

得.获最大利润．第30页/共35页答：每天应生产型桌子2张，型桌子3张才能解方程组31小结

1．解线性规划实际问题的一般步骤；

2．线性规划问题的二类题型．

第31页/共35页小结1．解线性规划实际问题的一般步骤；第31页/共35页321．课本作业，习题7.4，第3、4题．

布置作业

第32页/共35页1．课本作业，习题7.4，第3、4题．布置作业第33

某工厂生产和两种产品，按计划每天生产产品各不得小于，已知生产产品需用煤，电4度，劳动力3个（按工作日计算）；生产产品需用煤，电5度，劳动力10个．如果产品每吨价值7万元，产品每吨价值12万元，而且每天用煤不超过300，用电不超过200度，劳动力最多只有300个．每天应安排生产两种产品各多少，才能既保证完成生产计划，又能为国家创造最多的产值？

2．思考题：第33页/共35页某工厂生产和两种产品，按计划每天生产产品34600两种毛坯，且这两种毛坯数量比按大于配套，3．研究性题：有一批钢管，长度都是4000，要截成500和问怎样截最合理？

第34页/共35页600两种毛坯，且这两种毛坯数量比按大于配套35线性规划应用题线性规划应用题361．叙述线性规划的图解法步骤：

①画－画出线性约束条件所表示的可行域；②移－在目标函数所表示的一组平行线中，利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵（横）截距最大、最小的直线；③求－通过解方程组求出最优解；④答－作出答案．第1页/共35页1．叙述线性规划的图解法步骤：①画－画出线性约束条件所表示37导入新课应用数学模型法解决实际问题的基本步骤：实际问题数学模型实际问题的解数学模型的解推理演算第2页/共35页导入新课应用数学模型法解决实际问题的基本步骤：实际问题数学模38在科学研究、工程设计、经济管理等方面，我们经常会碰到最优化决策的实际问题，而解决这类问题的理论基础是线性规划．利用线性规划研究的问题，大致可归纳为两种类型：第一种类型是给定一定数量的人力、物力资源，问怎样安排动用这些资源，能使完成的任务量最大，收到的效益最大；第二种类型是给定一项任务，问怎样统筹安排，能使完成这项任务的人力、物力资源量最小．本节课主要研究这两类问题．第3页/共35页在科学研究、工程设计、经济管理等方面，我们经常会碰到39例1：投资生产A产品时，每生产100t需要资金200万元，需场地200m2,可获利300万元；投资生产B产品时，每生产100m需要资金300万元，需场地100m2,可获利200万元.现某单位可使用资金1400万元，场地900m2,问：应作怎样的组合投资，可使获利最大？分析：这是一个二元线性规划问题，可先将题中数据整理成表格，以方便理解题意：然后根据此表数据，设出未知数，列出约束条件和目标函数，最后用图解法求解．第4页/共35页例1：投资生产A产品时，每生产100t需要资金200万元，需40解：设生产A产品x百吨，生产B产品y百米，利润为s百万元则约束条件为目标函数为作出可行域（如图），将目标函数变形为，它表示斜率为，在轴上截距为的直线，平移直

线当它经过直线和的交点时，最大，

即s最大．此时因此，生产A产品325吨，生产B产品250米时，利润最大为1475万元第5页/共35页解：设生产A产品x百吨，生产B产品y百米，利润为s百万元则约41

例2某工厂生产甲、乙两种产品，生产甲种产品1t需耗A种矿石10t、B种矿石5t、煤4t；生产乙种产品1t需耗A种矿石4t、B种矿石4t、煤9t．每1t甲种产品的利润是600元，每1t乙种产品的利润是1000元．工厂在生产这两种产品的计划中要求消耗A种矿石不超过300t、B种矿石不超过200t、煤不超过360t．甲、乙两种产品各生产多少（精确到1t），能使利润总额达到最大？第6页/共35页例2某工厂生产甲、乙两种产品，生产甲种产品1t需耗A种42第7页/共35页第7页/共35页43依据题中已知条件，列表如下：

甲产品（1t）乙产品（1t）资源限额（t）A种矿石（t）104300B种矿石（t）54200煤（t）49360利润（元）6001000

资源消耗品产品第8页/共35页依据题中已知条件，列表如下：

甲产品（1t）乙产品（1t44求,取何值时，目标函数已知变量,满足约束条件取得最大值．③建立数学模型：

第9页/共35页求,取何值时，目标函数已知变量,满足约束条件取得最大45④求解：

采用上节课所讲的图解法求出最大值．，第10页/共35页④求解：采用上节课所讲的图解法求出最大值．，第10页/共346第二类问题即给定一项任务，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第11页/共35页第二类问题第11页/共35页47例3、营养学家指出，成人良好的日常饮食应该至少提

供0.075kg的碳水化合物，0.06kg的蛋白质，0.06kg的

脂肪，1kg食物A含有0.105kg碳水化合物，0.07kg蛋白质，0.14kg脂肪，花费28元；而1kg食物B含有0.105kg碳水化合物，0.14kg蛋白质，0.07kg脂肪，花费21元。为了满足营养专家指出的日常饮食要求，同时使花费最低，需要同时食用食物A和食物B多少kg？食物／kg碳水化合物／kg蛋白质/kg脂肪／kgA0.1050.070.14B0.1050.140.07分析：将已知数据列成表格第12页/共35页例3、营养学家指出，成人良好的日常饮食应该至少提

供0.0748解：设每天食用xkg食物A，ykg食物B，总成本为z，那么目标函数为：z＝28x＋21y作出二元一次不等式组所表示的平面区域，即可行域第13页/共35页解：设每天食用xkg食物A，ykg食物B，总成本为z，那么目49把目标函数z＝28x＋21y

变形为xyo5/75/76/73/73/76/7

它表示斜率为随z变化的一组平行直线系

是直线在y轴上的截距，当截距最小时，z的值最小。M

如图可见，当直线z＝28x＋21y

经过可行域上的点M时，截距最小，即z最小。第14页/共35页把目标函数z＝28x＋21y变形为xyo5/75/76/750M点是两条直线的交点，解方程组得M点的坐标为：所以zmin＝28x＋21y＝16

由此可知，每天食用食物A143g，食物B约571g，能够满足日常饮食要求，又使花费最低，最低成本为16元。第15页/共35页M点是两条直线的交点，解方程组得M点的坐标为：所以zmin＝51解线性规划问题的步骤：

（2）移：在线性目标函数所表示的一组平行线中，利用平移的方法找出与可行域有公共点且纵截距最大或最小的直线；

（3）求：通过解方程组求出最优解；

（4）答：作出答案。

（1）画：画出线性约束条件所表示的可行域；第16页/共35页解线性规划问题的步骤：（2）移：在线性目标函数所表示的一组52

某工厂用A、B两种配件生产甲、乙两种产品，每生产一件甲产品使用4个A配件耗时1h，每生产一件乙产品使用4个B配件耗时2h，该厂每天最多可从配件厂获得16个A配件和12个B配件，按每天工作8h计算，该厂所有可能的日生产安排是什么？A配件（个）B配件（个）耗时（h)甲产品乙产品限制414216812一、实际问题第17页/共35页某工厂用A、B两种配件生产甲、乙两种产品，每生53设甲、乙两种产品分别生产x、y件，由已知条件可得二元一次不等式组第18页/共35页设甲、乙两种产品分别生产x、y件，由已知条件可得二元一次不等54将不等式组表示成平面上的区域，图中的阴影部分中的整点（坐标为整数）就代表所有可能的日生产安排。yx4843ox+2y=8x=4y=3第19页/共35页将不等式组表示成平面上的区域，图中的阴影部分中的整点（坐标为55提出新问题：

若生产一件甲产品获利2万元，生产一件乙产品获利3万元，采用那种生产安排利润最大？A配件（个）B配件（个）耗时（h)利润（万元）甲产品41乙产品42限制161282万元3万元第20页/共35页提出新问题：若生产一件甲产品获利2万元，生产一件乙56yx4843oM设工厂获得的利润为z，则z＝2x＋3y

把z＝2x＋3y变形为它表示斜率为在y轴上的截距为的直线。当z变化时，可以得到一族互相平行的直线。2x+3y=0令z=0,作直线2x+3y=0第21页/共35页yx4843oM设工厂获得的利润为z，则z＝2x＋3y把z57由上图可以看出，当经过直线x=4与直线x+2y-8=0的交点M（4，2）时，截距的值最大，最大值为，这时2x+3y=14.所以，每天生产甲产品4件，乙产品2件时，工厂可获得最大利润14万元。yx4843oM（4,2）(Zmax=2x+3y=2×4+3×2=14)第22页/共35页由上图可以看出，当经过直线x=4与直线x+2y-8=0的交点58试求满足上述约束条件的，且使目标函数取得最小值（其中、均为正整数）．设需截第一种钢板张，第二种钢板张，由题中表格得第23页/共35页试求满足上述约束条件的，且使目标函数取得最小值（其中、592．第二类问题实例

例3

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决数如下表所示：

A规格B规格C规格第一种钢板211第二种钢板123规格类型钢板类型今需要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．

第24页/共35页2．第二类问题实例

例3要将两种大小不同的钢板截成A60解：演示课件

直线，此直线经过直线和直线（为参数）经过可行域内的点且和原点距离最近的作出一组与直线平行的直线中的交点，直线方程为．第25页/共35页解：演示课件直线，此直线经过直线和直线61点）且与原点距离最近的直线是，由于和都不是整数，而最优解中，必须都是整数，所以，可行域内的点不是最优解．经过可行域内的整点（横坐标和纵坐标都是整数的经过的整点是和，它们是最优解．第26页/共35页