本题导读

本题考查线性规划、简单线性规划的应用,以及相关运算的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2016年江苏卷) 已知实数 满足 ,则 的取值范围是 .

🔍【思路分析】

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  1. 确定可行域:在平面直角坐标系中画出不等式组表示的封闭三角形区域。
  2. 明确几何意义:目标函数 表示可行域内的点 到原点 的距离的平方。
  3. 寻找最值点:
  • 最大值:通常在可行域的顶点处取得,比较原点到三个顶点的距离。
  • 最小值:若原点在区域外,则最小值为原点到可行域边界的垂线段长度的平方(需判断垂足是否在边上)或到顶点的最短距离。
  1. 计算得出结论:求出对应长度并平方。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

解:

  1. 作图与求顶点: 由不等式组划出可行域(三角形区域),设其三个顶点为 。
  • 由 解得 ;

  • 由 解得 ;

  • 由 解得 。

  1. 求最大值: 计算原点 到各顶点的距离平方: ; ; 。 故最大值为 13。

  2. 求最小值: 观察图象,原点到直线 的距离可能最小。 原点到直线 的距离 。 检验垂足是否在 段:直线 的斜率为 ,过原点的垂线斜率为 ,垂线方程为 。联立 得 ,垂足在边上。 故最小值为 。

  3. 结论: 的取值范围是 。

故答案为:。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 非线性目标函数的常见意义:
    • :到原点距离的平方。
    • :过定点 直线的斜率。
    • :截距相关的直线平移。
  • 易错提醒:求最小值时,不能只看顶点。必须检查原点到各边的投影(垂足)是否落在该线段内,若不在,最小值则在端点取得。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 计算技巧: 本题中原点到三条边的距离分别为 。其中 是最短垂线段且垂足合法,故平方后为 。
  • 知识关联: 该问题本质上是圆族 与多边形区域相交时, 的变化范围。

🔗【关联脉络】

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