33 二元一次不等式组与简单的线性规划问题.docx

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33二元一次不等式组与简单的线性规划问题

3.3 二元一次不等式(组)与简单的线性规划问题

第1课时 二元一次不等式(组)与平面区域

1.二元一次不等式(组)

(1)定义:

我们把含有__两个__未知数,并且未知数的次数是__1__的不等式称为__二元一次不等式__;把由几个__二元一次不等式__组成的不等式组称为二元一次不等式组.

(2)解集:

满足二元一次不等式(组)的x和y的取值构成有序数对(x,y),所有这样的有序数对(x,y)构成的__集合__称为二元一次不等式(组)的解集.有序数对可以看成是直角坐标平面内点的__坐标__.于是,二元一次不等式(组)的__解集__就可以看成直角坐标内的点构成的集合.

2.平面区域

(1)定义:

一般地,在平面直角坐标系中,二元一次不等式Ax+By+C>0表示直线__Ax+By+C=0__某一侧所有点组成的平面区域,直线__Ax+By+C=0__某一侧所有点组成的平面区域,直线Ax+By+C=0称为这个平面区域的__边界__.这时,在平面直角坐标系中,把直线Ax+By+C=0画成虚线,以表示区域__不包括__边界;而不等式Ax+By+C≥0表示的平面区域包括边界,把边界画成__实线__.

(2)判断方法:

只需在直线Ax+By+C=0的同一侧取某个特殊点(x0,y0)作为测试点,由Ax0+By0+C的__符号__就可以断定Ax+By+C>0表示的是直线Ax+By+C=0哪一侧的平面区域.

特别地,当C≠0时,常取__原点(0,0)__作为测试点;当C=0时,常取(0,1)或(1,0)作为测试点.

1.下列各式中,不是二元一次不等式的是( C )

A.-x-y+2<0    B.2x+y-1>0

C.y2≥2xD.x+2y>1-3x-y

[解析] 选项C中,y的最高次数是2,不符合二元一次不等式的定义,故选C.

2.原点和点(1,1)在直线x+y-a=0的两侧,则a的取值范围是( C )

A.a<0或a>2B.a=0或a=2

C.0

[解析] 设F(x,y)=x+y-a,由题意知F(0,0)·F(1,1)<0,即-a(2-a)<0,∴0

3.以下不等式所表示的平面区域中包含原点的是( D )

A.x-y+1<0B.2x+3y-6>0

C.2x+5y-10≥10D.4x-3y≤12

[解析] 当x=0,y=0时,4x-3y≤12成立,故选D.

4.不等式

表示的平面区域的面积是__6__.

[解析] 作出平面区域如图△ABC,A(-1,0)、B(1,2)、C(1,-4),S△ABC=

·|BC|·d=

×6×2=6.

(d表示A到直线BC的距离.)

命题方向1 ⇨二元一次不等式表示的平面区域

例题1 画出不等式2x+y-6≤0表示的平面区域.

[解析] 先画直线2x+y-6=0(画成实线),把原点(0,0),代入2x+y-6.

因为2×0+0-6=-6<0,

所以(0,0)在2x+y-6≤0表示的平面区域内,不等式2x+y-6≤0表示的区域如图所示.

『规律总结』 由于在直线Ax+By+C=0的同一侧的所有点(x,y),使实数Ax+By+C的符号相同,所以只须在此直线的某侧任取一点(x0,y0),把它的坐标代入Ax+By+C,由其值的符号即可判断Ax+By+C>0(或<0)表示直线的哪一侧,当C≠0时,常把原点作为此特殊点.

〔跟踪练习1〕 画出不等式-x+2y-4<0表示的平面区域.

[解析] 先画直线-x+2y-4=0(画成虚线),取原点(0,0),代入-x+2y-4,因为0+2×0-4<0,所以,原点在-x+2y-4<0表示的平面区域内,所以,不等式-x+2y-4<0表示的区域如图所示.

命题方向2 ⇨二元一次不等式组表示的平面区域

例题2 画出下列不等式组表示的平面区域.

[分析] 不等式组表示的平面区域是各不等式所表示的平面点集的交集,因而是各个不等式所表示的平面区域的公共部分.

[解析] 不等式x-y+5≥0表示直线x-y+5=0上及右下方的点的集合,x+y+1≥0表示直线x+y+1=0上及右上方的点的集合,x≤3表示直线x=3上及左方的点的集合,所以不等式组表示的平面区域为图中阴影部分(包括边界).

『规律总结』 1.在画二元一次不等式组表示的平面区域时,应先画出每个不等式表示的区域,再取它们的公共部分即可.其步骤为:

①画线;②定侧;③求“交”;④表示.

2.要判断一个二元一次不等式所表示的平面区域,只需在它所对应的直线的某一侧取一个特殊点(x0,y0),从Ax0+By0+C的正负判断.

〔跟踪练习2〕画出不等式组

表示的平面区域.

[解析] 不等式2x-y-1≥0表示的平面区域是直线2x-y-1=0下方区域(包括直线上的点);不等式x>-y即x+y>0,表示的区域是直线x+y=0上方区域(不包括直线);x≤3表示的区域为直线x=3的左侧区域(包括直线);不等式组表示的区域为三个平面区域的公共部分,如图中的阴影部分.

命题方向3 ⇨用二元一次不等式组表示已知平面区域

例题3 画出以A(3,-1)、B(-1,1)、C(1,3)为顶点的△ABC的区域(包括边界),用二元一次不等式组表示该区域.

[分析] 利用直线方程的点斜式,可求得边界所在的直线方程,取△ABC内的特殊点检验,可得所求不等式组.

[解析] 如图所示,则直线AB、BC、CA所围成的区域就是所求△ABC的区域,

直线AB、BC、CA的方程分别为x+2y-1=0,x-y+2=0,2x+y-5=0.

在△ABC内取一点P(1,1),代入x+2y-1,得1+2×1-1=2>0.所以直线x+2y-1=0对应的不等式为x+2y-1>0.把P(1,1)代入x-y+2,得1-1+2>0;

代入2x+y-5,得2×1+1-5<0.因此对应的不等式分别为x-y+2>0,2x+y-5<0.又因为所求区域包括边界,所以所求区域的不等式组为

『规律总结』 已知平面区域,用不等式(组)表示,其一般步骤是

①求出边界的直线方程;

②确定不等号,从平面区域内不在所有直线上的点中任取一点,将其坐标代入直线方程判断符号确定不等号.

〔跟踪练习3〕试用不等式组表示由x+y+2=0,x+2y+1=0和2x+y+1=0围成的三角形区域(包括边界).

[解析] 直线x+y+2=0,x+2y+1=0,2x+y+1=0表示的三角形区域如图阴影部分所示.取区域内的点(-

,0)验证:

+0+2=

>0,-

+0+1=-

<0,

2×(-

)+0+1=-2<0.∴所求区域用不等式组表示为

忽略边界虚实、位置不明致使表示平面区域失误  

例题4 画出不等式组

表示的平面区域.

[错解] 不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示.

[辨析] 错解中,画图时没有注意边界的虚实,且位置不明而致误.

[正解] 不等式组表示的平面区域如图阴影部分所示.

 求平面区域的面积  

例题5 不等式组

表示的平面区域的面积为( B )

A.

       B.

     C.

    D.

[分析] 首先画出不等式组表示的平面区域,求出各直线的交点,再结合平面区域的形状确定直接求面积不是先分割再求面积.

[解析] 不等式组

表示的平面区域如图所示.

,得

.由

,得

,得

.∴A(

)、B(-2,-2)、C(8,-2).

∴BC=10,点A到边BC的距离d=

-(-2)=

.∴平面区域的面积为S=

×10×

1.不等式2x-y-6>0表示的平面区域在直线2x-y-6=0的( D )

A.左上方         B.右上方

C.左下方D.右下方

[解析] 将(0,0)代入2x-y-6,得-6<0,可知(0,0)点在不等式2x-y-6>0表示的平面区域的异侧,则所求区域在对应直线的右下方.

2.不在不等式3x+2y<6表示的平面区域内的点是( D )

A.(0,0)B.(1,1)C.(0,2)D.(2,0)

[解析] x=0,y=0时,3x+2y<6成立,x=1,y=1时,3x+2y<6成立,

x=0,y=2时,3x+2y<6成立,x=2,y=0时,3x+2y<6不成立.故选D.

3.不等式组

表示的平面区域是( B )

[解析] 将(0,0)代入检验知点(0,0)满足x+3y-6≤0,平面区域应在直线x+3y-6=0的下方,点(0,0)不满足x-y+2<0,故平面区域应在直线x-y+2=0的上方,结合图形知选B.

4.不等式组

表示的平面区域的面积为__2__.

[解析] 画出不等式组表示的平面区域如图,

其面积S=

×2×2=2.

A级 基础巩固

一、选择题

1.不等式组

表示的区域为D,点P1(0,-2),点P2(0,0),则( A )

A.P1∉D,P2∉D     B.P1∉D,P2∈D

C.P1∈D,P2∉DD.P1∈D,P2∈D

[解析] P1点不满足y≥3.P2点不满足y<x和y≥3.∴选A.

2.图中阴影部分表示的区域对应的二元一次不等式组为( A )

A.

B.

C.

D.

[解析] 取原点O(0,0)检验满足x+y-1≤0,故异侧点应为x+y-1≥0,排除B、D.

O点满足x-2y+2≥0,排除C.∴选A.

3.不等式x2-y2≥0表示的平面区域是( B )

[解析] 将(±1,0)代入均满足,故选B.

4.已知点(3,1)和(-4,6)在直线3x-2y+a=0的两侧,则a的取值范围是( C )

A.a<-7或a>24B.-24

C.-77

[解析] 要使点(3,1)和(-4,6)在直线3x-2y+a=0的两则,必须且只需(3×3-2×1+a)[3×(-4)-2×6+a]<0即可,解得-7

5.不等式组

表示的平面区域是一个( C )

A.三角形B.直角梯形

C.梯形D.矩形

[解析] 画出直线x-y+5=0及x+y=0,

取点(0,1)代入(x-y+5)(x+y)=4>0,知点(0,1)在不等式(x-y+5)(x+y)≥0表示的对顶角形区域内,再画出直线x=0和x=3,则原不等式组表示的平面区域为图中阴影部分,它是一个梯形.

6.不等式组

表示的平面区域的面积是( B )

A.18   B.36   

C.72   D.144

[解析] 作出平面区域如图.

交点A(-3,3)、B(3、9)、C(3,-3),

∴S△ABC=

[9-(-3)]×[3-(-3)]=36.

二、填空题

7.点P(m,n)不在不等式5x+4y-1>0表示的平面区域内,则m、n满足的条件是__5m+4n-1≤0__.

[解析] 由题意知点P不在不等式5x+4y-1>0表示的平面区域内,即为点P在不等式5x+4y-1≤0表示的平面区域内,则5m+4n-1≤0.

8.若不等式组

表示的平面区域为I,则当a从-2连续变化到1时,动直线x+y-a=0扫过I中的那部分区域的面积为 

 .

[解析] 如图所示,I为△BOE所表示的区域,而动直线x+y=a扫过I中的那部分区域为四边形BOCD,而B(-2,0),O(0,0),C(0,1),D(-

),E(0,2),△CDE为直角三角形.∴S四边形BOCD=

×2×2-

×1×

三、解答题

9.画出不等式组

表示的平面区域.

[解析] 不等式x+y-6≥0表示在直线x+y-6=0上及右上方的点的集合,x-y≥0表示在直线x-y=0上及右下方的点的集合,y≤3表示在直

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