2022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

2022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)C0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)用最省？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/，且允許該廠排入河流中污水的最大量是，那么，該廠應(yīng)選擇怎樣的生產(chǎn)與排污方案，可使其每?jī)羰找孀畲?？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(200x)+0.8y+1.6(300y)(萬(wàn)元) 即z=7800.5x0.8y.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214乙種鋼管231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