本题导读

本题考查二元一次不等式组表示平面区域,以及线性规划的交点法与区域判定。

📌【题干】

Question

(2012年福建卷(理)) 若直线 上存在点 满足约束条件 ,则实数 的最大值为()

A.        B. 1       C.        D. 2

🔍【思路分析】

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  1. 转化几何存在性条件:题干称直线 上存在点 落在不等式组表示的区域内,等价于直线 与该约束条件区域的交集非空。
  2. 消元降维化简(解法一):由于点必须在直线 上,可以直接将 代入约束条件的前两个不等式中,将二元一次不等式组退化为关于单一变量 的一元一次不等式组。
  3. 求取 的合规交集区间:解出代入后的 范围,得到直线落在主可行域内的特征 坐标区间 。
  4. 确定参数边界:引入第三个条件 。要使整个区间内存在点满足 ,只需满足 即可,从而直接锁定 的最大值。

✅【答案】

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B

✍【详细解析】

Abstract

解法一:代数代入消元法(最优解) 因为满足条件的点 必然在直线 上, 我们可以直接将 代入约束条件的不等式组中,将其转化为关于自变量 的一元约束:

  • 将 代入第一个不等式 中:
  • 将 代入第二个不等式 中:

综上两个核心边界,要使直线 上的点落在前两个不等式围成的公共区域内,自变量 的取值范围必须满足:

现在引入第三个约束条件 。 题目要求直线 上存在点满足该不等式组,即要求集合 与集合 的交集不能为空集。

显然,只要代表右侧射线的起点 不超过已知区间的上限边界 1,两集合就必然存在公共交集。 因此,必须满足:

所以,实数 的最大值为 1。

故选 B

解法二:常规线性规划数形结合法

  1. 画出主可行域: 在平面直角坐标系中,画出边界直线 与 。 根据“同侧同号”定则, 不等式组 表示夹在两交线左侧的一个无限延伸的 V 形区域。
  2. 作直线 观察交段:
  • 联立 ,得到高位临界交点 。
  • 联立 ,得到低位临界交点 。 由此可知,直线 夹在可行域内部的有效线段为 。
  1. 加入铅直动边界: 直线 是一条随着 大小左右平移的铅直界线, 表示该直线右侧的半平面。 要使线段 与右侧半平面有交点,铅直移动线 最多只能向右平移到经过高位顶点 的位置。 因此, ,其最大上限边界值显然为 1。

故选 B

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:二元一次不等式组的代数消元、存在性命题在集合交集中的充要转化、线性规划临界截距顶点的计算。
  2. 核心方法:一元代入消元法。处理线性规划中“某一条已知确定的直线 与含参约束域有交点(存在点满足)”的问题,不需要大费周章地在坐标轴上画出多条区域阴影线,直接将直线方程代入不等式组消去 ,将其降维成高一最简单的一元一次不等式组求交集,能大幅度节省作答时间。
  3. 避坑指南:
  • 错把区间下限当最大值:部分考生解出 后,由于没有理清 的方向关系,错把左边界 当成了 的上限,误选 A。切记射线 向右延伸,要与区间有交集,它的起点 绝不能超过区间的右端点。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题源于人教A版高中数学(老教材必修五第三章《不等式》线性规划章节,新教材选择性必修第一册《直线与圆的方程》平面区域拓展模块)的压轴综合选择题。考查代数消元与存在性逻辑。
  2. 结论推广:
  • 定直线穿透特征含参平面区域通用快速模型:若已知一固定直线 穿过由两交线包络的平面闭区域,经消元后求得自变量合规区间为 。
  • 当引入垂直平移限位边界 时,要满足存在性交集充要条件,其上限参数恒表现为区间右端点的收敛值:
  • 对应地,若引入的约束为 ,则其下限参数恒表现为区间左端点的收敛值:
  • 熟记这一数轴端点对应模型,在高考考场上遇到任何含参线性规划的存在性小题时,均能直接通过联立方程,直接得出。

🔗【关联脉络】

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