本题导读

本题考查简单线性规划,以及二元一次不等式组表示的平面区域。

📌【题干】

Question

(2012年辽宁卷(理)) 设变量 满足 , 则 的最大值为 ()

A. 20       B. 35       C. 45       D. 55

🔍【思路分析】

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  1. 方法一:图解法(标准几何法)
  • 画可行域:在直角坐标系中,依次画出直线 、 、 、 、 。结合不等号方向,框定出封闭或半封闭的凸多边形平面区域(可行域)。
  • 分析目标函数几何特征:令 ,将其转化为斜截式直线方程: 。该直线的斜率为 ,在 轴上的截距为 。要使 最大,只需直线在向上平移的过程中,在 轴上的截距达到最大。
  • 锁定最优解顶点:由于目标函数直线的斜率 介于可行域边界直线斜率之间,平移到可行域最右上方的顶点处时截距最大。求出该关键顶点的坐标,代入计算即可。
  1. 方法二:代数构造型法(免建系快捷法)
  • 将目标函数 拆分为约束条件因式的线性组合。
  • 设 。通过对应系数相等求出 的值。
  • 利用已知因式的取值边界直接相加卡位,若边界能够同时取得,则可直接秒出最大值。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

方法一:图解法

令目标函数为 。 由约束条件不等式组 绘制出平面可行域:

由图可知,可行域是一个多边形区域。 将目标函数变形为关于直线的斜截式形式:

该直线系是一组斜率恒为 的平行直线。当直线向右上方平移时,其在 轴上的截距 逐渐增大,从而目标函数值 随之增大。 观察图形特征,当基准直线平移经过可行域最右上方的边界交点(设为点 )时,截距达到最高上限值。

点 是由下列两边界直线交汇生成的顶点: 解该简单的二元一次方程组,直接得点 的坐标为:

验证点 是否满足剩余的隐藏约束条件 : 完全符合,故点 为本题的最优解点。

将最优解点 坐标代入目标函数中,求得最大值:

故选 D#### 💡【考点归纳与避坑指南】 [!danger]

  1. 核心考点:二元一次不等式组可行域的正确框定、目标函数截距变化趋势的定性判定。
  2. 核心方法:图解平移法。
  3. 避坑指南:
  • 框定平面区域时容易把方向弄反,导致找错顶点。例如 表示的是直线 的左上方区域,可以通过带入原点 进行方向真伪校验。
  • 求解顶点坐标时粗心算错。平移完直线后,必须通过精准联立方程组求交点,切忌通过肉眼在草稿纸上估读坐标。

📖【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》中关于简单的线性规划问题的经典高考主干中档选择题。
  2. 结论推广:本题代数结构可由待定系数构造型直接免去画图实现纯代数推广。 要求 的最大值,尝试将其改写为约束条件因式 与 的线性叠加: 对比对应项系数对齐,列出方程组: 从而恒等式化为: 依据已知不等式组的同向放大边界:
  • 因为 (不等号反向,无法直接用于求最大值卡位) 由此可见,由于系数出现负数,不完全满足同向累加。此时可将隐藏的边界条件 引入进行三元重构: 由已知边界直接扩缩:
  • 因为
  • 因为 两式同向直接相加: 当且仅当 且 (即 )时等号同时成立。利用此代数因式重组模型,可在无需任何作图工具的前提下,10 秒内直接破题。

🔗【关联脉络】

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