本题导读

本题考查线性规划,以及可行域与最优解。

📌【题干】

Question

(2021年上海卷)7. 已知约束条件 ,则目标函数 的最大值为 ___________.

1. 画出可行域: 将每一个不等式看作直线及其一侧的区域。

  • :垂直于 轴的直线,取左侧。
  • :斜率为 的直线,代入原点 发现 ,故取不含原点的一侧(右下方)。
  • :斜率为 的直线,同理取不含原点的一侧(右上方)。

2. 确定目标函数的几何意义: 将 变形为 。 这是一个斜率为 的直线族, 是该直线在 轴上的截距。

  • 要使 最大,则需截距 最小。

3. 寻找最优解: 在可行域内上下平移直线 ,寻找使截距最小(位置最靠下)的点。

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✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

第一步:求解可行域的顶点坐标 联立直线方程寻找交点:

  • 联立 与 : 两式相加得 ,代入得 。交点 。
  • 联立 与 : 。交点 。
  • 联立 与 : 。交点 。

可行域是一个以 为顶点的三角形区域。

第二步:求最值 将目标函数 的值分别代入三个顶点进行检验:

  • 代入 :
  • 代入 :
  • 代入 :

比较可知, 的最大值为 。

故答案为:。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 截距的正负陷阱: 很多同学容易混淆。对于 ,如果 (如本题 ), 越大,直线在 轴上的截距 越小,直线位置越靠下。
  • 顶点法: 对于线性规划求最值,只要可行域是封闭的多边形,最值一定在顶点处取得。在填空题中,直接算出所有交点并带入比较是最保险的办法。

线性规划的变式通常在于目标函数的形式:

  1. 距离型: 表示可行域内的点到原点距离的平方。
  2. 斜率型: 表示可行域内的点与定点 连线的斜率。
  3. 截距型: 如本题,处理时务必理清 与 轴截距的正负相关性。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:待补

  2. 结论推广:待补

🔗【关联脉络】

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