2019-2020年北師大版必修5高中數(shù)學(xué)第三章《簡(jiǎn)單線(xiàn)性規(guī)劃的應(yīng)用》word教案.doc

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2019-2020年北師大版必修5高中數(shù)學(xué)第三章《簡(jiǎn)單線(xiàn)性規(guī)劃的應(yīng)用》word教案 教學(xué)目的： 1.能應(yīng)用線(xiàn)性規(guī)劃的方法解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題 2.增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí).培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：求得最優(yōu)解 教學(xué)難點(diǎn)：求最優(yōu)解是整數(shù)解 教材分析： 線(xiàn)性規(guī)劃的兩類(lèi)重要實(shí)際問(wèn)題：第一種類(lèi)型是給定一定數(shù)量的人力、物力資源，問(wèn)怎樣安排運(yùn)用這些資源，能使完成的任務(wù)量最大，收到的效益最大；第二種類(lèi)型是給定一項(xiàng)任務(wù)，問(wèn)怎樣統(tǒng)籌安排，能使完成這項(xiàng)任務(wù)的人力、物力資源量最小 教學(xué)過(guò)程： 一、復(fù)習(xí)引入： 1．二元一次不等式在平面直角坐標(biāo)系中表示直線(xiàn)某一側(cè)所有點(diǎn)組成的平面區(qū)域.（虛線(xiàn)表示區(qū)域不包括邊界直線(xiàn)） 2. 目標(biāo)函數(shù), 線(xiàn)性目標(biāo)函數(shù)線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題,可行解，可行域, 最優(yōu)解 3．用圖解法解決簡(jiǎn)單的線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題的基本步驟： （1）根據(jù)線(xiàn)性約束條件畫(huà)出可行域（即不等式組所表示的公共區(qū)域）; （2）設(shè)，畫(huà)出直線(xiàn); （3）觀察、分析，平移直線(xiàn)，從而找到最優(yōu)解; （4）最后求得目標(biāo)函數(shù)的最大值及最小值 4.求線(xiàn)性目標(biāo)函數(shù)在線(xiàn)性約束條件下的最優(yōu)解的格式與步驟： （1）尋找線(xiàn)性約束條件，線(xiàn)性目標(biāo)函數(shù)； （2）由二元一次不等式表示的平面區(qū)域做出可行域； （3）在可行域內(nèi)求目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解 5．判斷可行區(qū)域的方法： 由于對(duì)在直線(xiàn)同一側(cè)的所有點(diǎn)(x,y)，把它的坐標(biāo)（x,y)代入，所得到實(shí)數(shù)的符號(hào)都相同，所以只需在此直線(xiàn)的某一側(cè)取一特殊點(diǎn)（x0,y0)，從Ax0+By0+C的正負(fù)即可判斷表示直線(xiàn)哪一側(cè)的平面區(qū)域.（特殊地，當(dāng)C≠0時(shí)，常把原點(diǎn)作為此特殊點(diǎn)） 二、講解新課： 例1：醫(yī)院用甲、乙兩種原料為手術(shù)后的病人配營(yíng)養(yǎng)餐，甲種原料每含5單位蛋白質(zhì)和10單位鐵質(zhì)，售價(jià)3元；乙種原料每含7單位蛋白質(zhì)和4單位鐵質(zhì)，售價(jià)2元。若病人每餐至少需要35單位蛋白質(zhì)和40單位鐵質(zhì)，試問(wèn)：應(yīng)如何使用甲、乙原料，才能既滿(mǎn)足營(yíng)養(yǎng)，又使費(fèi)用最??？ 解：設(shè)甲、乙兩種原料分別用和，需要的費(fèi)用為 病人第餐至少需要35單位蛋白質(zhì)，可表示為 同理，對(duì)鐵質(zhì)的要求可表示為 問(wèn)題成為：在約束條件下 求目標(biāo)函數(shù)的最小值 作出可行域，令，作直線(xiàn) 由圖可知，把直線(xiàn)平移至頂點(diǎn)時(shí)，取最小值 由，元 所以用甲種原料，乙種原料，費(fèi)用最省 例2：某廠(chǎng)生產(chǎn)一種產(chǎn)品，其成本為27元/，售價(jià)為50元/，生產(chǎn)中，每千克產(chǎn)品產(chǎn)生的污水，污水有兩種排放方式： 方式一：直接排入河流 方式二：經(jīng)廠(chǎng)內(nèi)污水處理站處理后排入河流，但受污水處理站技術(shù)水平的限制，污水處理率只有，污水處理站最大處理能力是，處理污水的成本是5元/ 另外，環(huán)保部門(mén)對(duì)排入河流的污水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是元/，，且允許該廠(chǎng)排入河流中污水的最大量是，那么，該廠(chǎng)應(yīng)選擇怎樣的生產(chǎn)與排污方案，可使其每?jī)羰找孀畲螅? 分析：為了解決問(wèn)題，首先要搞清楚是什么因素決定收益 凈收益 = 售出產(chǎn)品的收入—生產(chǎn)費(fèi)用 其中生產(chǎn)費(fèi)用包括生產(chǎn)成本、污水處理、排污費(fèi)等 設(shè)該廠(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)量為，直接排入河流的污水為，每小時(shí)凈收益為元，則（1）售出產(chǎn)品的收入為元/ （2）產(chǎn)品成本為元/ （3）污水產(chǎn)生量為，污水處理量為，污水處理費(fèi)為元/ （4）污水未處理率為，所以污水處理廠(chǎng)處理后的污水排放量為，環(huán)保部門(mén)要征收的排污費(fèi)為元/ （5） 需要考慮的約束條件是： （1）污水處理能力是有限的，即 （2）允許排入河流的污水量也是有限的即 解：根據(jù)題意，本問(wèn)題可歸納為：在約束條件下， 求目標(biāo)函數(shù)的最大值 作出可行域，令 作直線(xiàn)， 由圖可知，平移直線(xiàn)，在可行域中的 頂點(diǎn)處，取得最大值 由 故該廠(chǎng)生產(chǎn)該產(chǎn)品，直接排入 河流的污水為時(shí)，可使每小時(shí) 凈收益最大，最大值為（元） 答：該廠(chǎng)應(yīng)安排生產(chǎn)該產(chǎn)品，直接排入河流的污水為時(shí)，其每小時(shí)凈收益最大。 三、課堂練習(xí)： 已知甲、乙兩煤礦每年的產(chǎn)量分別為200萬(wàn)噸和300萬(wàn)噸，需經(jīng)過(guò)東車(chē)站和西車(chē)站兩個(gè)車(chē)站運(yùn)往外地.東車(chē)站每年最多能運(yùn)280萬(wàn)噸煤，西車(chē)站每年最多能運(yùn)360萬(wàn)噸煤，甲煤礦運(yùn)往東車(chē)站和西車(chē)站的運(yùn)費(fèi)價(jià)格分別為1元/噸和1.5元/噸，乙煤礦運(yùn)往東車(chē)站和西車(chē)站的運(yùn)費(fèi)價(jià)格分別為0.8元/噸和1.6元/噸.煤礦應(yīng)怎樣編制調(diào)運(yùn)方案，能使總運(yùn)費(fèi)最少? 解：設(shè)甲煤礦向東車(chē)站運(yùn)萬(wàn)噸煤，乙煤礦向東車(chē)站運(yùn)萬(wàn)噸煤，那么總運(yùn)費(fèi)z=x+1.5(200 －x)+0.8y+1.6(300－y)(萬(wàn)元) 即z=780－0.5x－0.8y. x、y應(yīng)滿(mǎn)足： 作出上面的不等式組所表示的平面區(qū)域 設(shè)直線(xiàn)x+y=280與y軸的交點(diǎn)為M，則M(0，280) 把直線(xiàn)l：0.5x+0.8y=0向上平移至經(jīng)過(guò)平面區(qū)域上的點(diǎn)M時(shí)，z的值最小 ∵點(diǎn)M的坐標(biāo)為(0，280)， ∴甲煤礦生產(chǎn)的煤全部運(yùn)往西車(chē)站、乙煤礦向東車(chē)站運(yùn)280萬(wàn)噸向西車(chē)站運(yùn)20萬(wàn)噸時(shí)，總運(yùn)費(fèi)最少 四、課堂小結(jié)： 求線(xiàn)性目標(biāo)函數(shù)在線(xiàn)性約束條件下的最優(yōu)解的格式與步驟： （1）尋找線(xiàn)性約束條件，線(xiàn)性目標(biāo)函數(shù)； （2）由二元一次不等式表示的平面區(qū)域做出可行域； （3）在可行域內(nèi)求目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解 五、課后作業(yè)： 1、P109頁(yè) B組第2題 2、要將甲、乙兩種長(zhǎng)短不同的鋼管截成A、B、C三種規(guī)格，每根鋼管可同時(shí)截得三種規(guī)格的短鋼管的根數(shù)如下表所示： 規(guī)格類(lèi)型 鋼管類(lèi)型 A規(guī)格 B規(guī)格 C規(guī)格 甲種鋼管 2 1 4 乙種鋼管 2 3 1 今需A、B、C三種規(guī)格的鋼管各13、16、18根，問(wèn)各截這兩種鋼管多少根可得所需三種規(guī)格鋼管，且使所用鋼管根數(shù)最少 解：設(shè)需截甲種鋼管x根，乙種鋼管y根，則 作出可行域(如圖)： 目標(biāo)函數(shù)為，作出一組平行直線(xiàn)中(t為參數(shù))經(jīng)過(guò)可行域內(nèi)的點(diǎn)且和原點(diǎn)距離最近的直線(xiàn)，此直線(xiàn)經(jīng)過(guò)直線(xiàn)4x+y=18和直線(xiàn)x+3y=16的交點(diǎn)A()，直線(xiàn)方程為.由于和都不是整數(shù)，所以可行域內(nèi)的點(diǎn)()不是最優(yōu)解 經(jīng)過(guò)可行域內(nèi)的整點(diǎn)且與原點(diǎn)距離最近的直線(xiàn)是，經(jīng)過(guò)的整點(diǎn)是B(4，4)，它是最優(yōu)解 答：要截得所需三種規(guī)格的鋼管，且使所截兩種鋼管的根數(shù)最少方法是，截甲種鋼管、乙種鋼管各4根