【走向高考】2022届高三数学一轮基础巩固 第7章 第3节 简单的线性规划问题（含解析）新人教B版

【走向高考】2022届高三数学一轮基础巩固第7章第3节简单的线性规划问题新人教B版一、选择题1．(文)不等式组所围成的平面区域的面积为(　　)A．3B．6　　C．6D．3[答案]　D[解析]　不等式组表示的平面区域为图中Rt△ABC，易求B(4,4)，A(1,1)，C(2,0)∴S△ABC＝S△OBC－S△AOC＝×2×4－×2×1＝3.(理)在平面直角坐标系中，若不等式组(a为常数)所表示的平面区域的面积等于2，则a的值为(　　)A．－5B．1　　C．2D．3[答案]　D[解析]　由题意知a>－1，此时不等式组所表示的平面区域为一个三角形区域，记为△ABC，则A(1,0)，B(0,1)，C(1,1＋a)，∵S△ABC＝2，∴×(1＋a)×1＝2，解得a＝3.2．(文)(2022·长春三校调研)在平面直角坐标系中，若不等式组所表示的平面区域内恰有两个点在圆x2＋(y－b)2＝r2(r>0)上，则(　　)A．b＝0，r＝B．b＝1，r＝1C．b＝－1，r＝D．b＝－1，r＝[答案]　D[解析]　不等式组所表示的区域如图中阴影部分所示，容易求得当b＝－1，r＝时满足题意．-13-\n(理)(2022·辽宁五校联考)已知集合A＝{(x，y)|}，B＝{(x，y)|x2＋(y－1)2≤m}，若A⊆B，则m的取值范围是(　　)A．m≥1B．m≥C．m≥2D．m≥[答案]　C[解析]　作出可行域，如图中阴影部分所示，三个顶点到圆心(0,1)的距离分别是1,1，，由A⊆B得三角形内所有点都在圆的内部，故≥，解得m≥2.3．(文)(2022·唐山市二模)设变量x，y满足|x|＋|y|≤1，则2x＋y的最大值和最小值分别为(　　)A．1，－1B．2，－2　　C．1，－2D．2，－1[答案]　B[解析]　不等式|x|＋|y|≤1表示的平面区域如图所示，作直线l0：2x＋y＝0，平移直线l0，当l0经过点(1,0)时，2x＋y取最大值2，当l0经过点(－1,0)时，2x＋y取最小值－2.(理)(2022·邯郸质检)已知实数x，y满足，则z＝2x＋y的最大值为(　　)A．4B．6　　C．8D．10[答案]　C[解析]　依题意，画出不等式组表示的平面区域及直线2x＋y＝0(图略)，平移该直线，当平移到经过该平面区域内的点(3,2)时，相应直线在y轴上的截距达到最大，此时z＝2x＋y取得最大值，最大值是2×3＋2＝8，选C.4．(文)(2022·天津耀华中学月考)设x，y满足则z＝x＋y(　　)A．有最小值2，最大值3-13-\nB．有最小值2，无最大值C．有最大值3，无最小值D．既无最小值，也无最大值[答案]　B[解析]　作出不等式组表示的平面区域如图，作直线l0：x＋y＝0，平移l0当平移到经过点B时z取最小值，z无最大值，故选B.(理)(2022·哈三中一模)若变量x，y满足约束条件，则目标函数z＝3x－y的最小值为(　　)A．－4B．0　　C.D．4[答案]　B[解析]　作出可行域如图，作直线l0：3x－y＝0，平移l0当经过可行域内的点A(1，)时，－z最大．从而z取最小值．∴zmin＝3×1－＝.5．(文)(2022·石家庄市二检)已知实数x，y满足如果目标函数z＝x－y的最小值为－2，则实数m的值为(　　)A．0B．2　　C．4D．8[答案]　D[解析]　不等式组表示的平面区域如图所示，由得作直线l0：x－y＝0，平移直线l0，当l0经过平面区域内的点(，)时，z＝x－y取最小值－2，∴－＝－2，∴m＝8.-13-\n(理)已知变量x、y满足约束条件若目标函数z＝y－ax仅在点(5,3)处取得最小值，则实数a的取值范围为(　　)A．(1，＋∞)B．(－∞，1)C．(－1，＋∞)D．(－∞，－1)[答案]　A[解析]　点M(5,3)为直线y＝3与x－y＝2的交点，画出可行域，让直线y＝ax＋z绕点M(5,3)旋转，欲使仅在M点z取最小值，应有a>1.6．(文)(2022·湖北)某旅行社租用A、B两种型号的客车安排900名客人旅行，A、B两种车辆的载客量分别为36人和60人，租金分别为1600元/辆和2400元/辆，旅行社要求租车总数不超过21辆，且B型车不多于A型车7辆，则租金最少为(　　)A．31200元B．36000元　　C．36800元D．38400元[答案]　C[解析]　设租A型车x辆，B型车y辆，租金为z元，则，画出可行域(图中阴影区域中的整数点)，则目标函数z＝1600x＋2400y在点N(5,12)处取得最小值36800，故选C.(理)(2022·山东泰安市上学期期末)某所学校计划招聘男教师x名，女教师y名，x和y须满足约束条件则该校招聘的教师人数最多是(　　)-13-\nA．6B．8　　C．10D．12[答案]　C[解析]　设z＝x＋y，则y＝－x＋z，作出可行域如图，当y＝－x＋z经过点C(6,7)时，z取最大值，但C点不在可行域内，满足条件的点为(5,5)，∴z＝10.即该校招聘的教师人数最多为10名．二、填空题7．(2022·淮南第二次联考)已知x，y满足则目标函数z＝2x－y的最大值为________．[答案]　3[解析]　画出可行域如图，易知y＝2x－z过点C(2,1)时，zmax＝3.8．(2022·北京西城一模)若不等式组表示的平面区域是一个四边形，则实数a的取值范围是________．[答案]　(3,5)[解析]　平面区域如图中的阴影部分，直线2x＋y＝6交x轴于点A(3,0)，交直线x＝1于点B(1,4)，当直线x＋y＝a与直线2x＋y＝6在线段AB(不包括线段端点)时，此时不等式组所表示的区域是一个四边形．将点A的坐标代入直线x＋y＝a的方程得a＝3，将点B的坐标代入直线x＋y＝a的方程得a＝5，故实数a的取值范围是(3,5)．9．(2022·吉林市二检)已知实数x，y满足，则目标函数z＝2x－y的最大值为________．[答案]　5-13-\n[解析]　不等式组表示的平面区域如图所示，作直线l0：2x－y＝0，平移直线l0，当l0经过平面区域内的点(2，－1)时，z取最大值5.[点评]　应注意线性目标函数z＝ax＋by当b>0与b<0时最值的不同．设变量x，y满足约束条件则目标函数z＝4x＋y的最大值为________．[答案]　11[解析]　如图，满足条件的可行域为三角形区域(图中阴影部分)，故z＝4x＋y在P(2,3)处取得最大值，最大值为11.10．(文)(2022·海南六校联考)在平面直角坐标系xOy中，M为不等式组所表示的区域上一动点，则直线OM斜率的最小值为________．[答案]　－[解析]　画出不等式组表示的平面区域如图所示．由，得.∴当点M的坐标为(3，－1)时，直线OM的斜率取最小值－.(理)(2022·豫东、豫北十所名校段测)已知变量x，y满足约束条件，则的取值范围是________．[答案]　(－1，－][解析]　画出约束条件表示的平面区域如图所示．表示平面区域内的点与原点连线的斜率的取值范围，∈[－3，－1)，∴∈(－1，－]．[点评]　数形结合思想在线性规划中的应用：线性规划问题的求解基本上是在图上完成的，注意图形要力求准确规范．另外还要记住常见代数式的几何意义：-13-\n(1)表示点(x，y)与原点(0,0)的距离；(2)表示点(x，y)与点(a，b)的距离；(3)表示点(x，y)与原点(0,0)连线的斜率；(4)表示点(x，y)与点(a，b)连线的斜率等．练习下列各题：①已知实数x、y满足不等式组且z＝x2＋y2＋2x－2y＋2的最小值为2，则实数m的取值范围为(　　)A．(－∞，0)B．(－∞，0]C．(－∞，]D．[答案]　B[解析]　画出可行域如图所示，由题知z＝(x＋1)2＋(y－1)2，过点(－1,1)作直线y＝x的垂线，垂足为原点O，点(－1,1)与点O之间距离的平方恰好为2，说明点O一定在可行域内，则直线y＝x＋m在y轴上的截距m≤0，故选B.本题解题的关键是理解z的最小值为2的含义及观察出(－1,1)到原点距离的平方为2，这样最优解为O(0,0)，从而知当y＝x＋m经过O点时，取最优解，不经过O点时，向哪移动才能保证点O在可行域内，即可得出问题的答案．②设实数x、y满足则u＝的取值范围是(　　)A．[，2]B．[，]C．[，2]D．[2，][答案]　A[解析]　在坐标平面上点(x，y)所表示的区域如图所示，令t＝，根据几何意义，t的值即为区域内的点与坐标原点连线的斜率，显然kOA最小，kOB最大，-13-\n∵点A(3,1)，点B(1,2)，故≤t≤2.③(2022·濮阳模拟)已知点A(2,0)，点P的坐标(x，y)满足则||·cos∠AOP(O为坐标原点)的最大值是________．[答案]　5[解析]　||·cos∠AOP即为在上的射影，即求不等式组所表示的可行域中点的横坐标的最大值．由可得交点的坐标为(5,2)，此时||·cos∠AOP取值最大，∴||·cos∠AOP的最大值为5.④设不等式组表示的平面区域为D，若指数函数y＝ax的图象上存在区域D上的点，则a的取值范围是(　　)A．(0,1)B．(1,2)C．[2,4]D．[2，＋∞)[答案]　D[解析]　作出可行区域，如图，由题可知点(2，a2)应在点(2,4)的上方或与其重合，故a2≥4，∴a≥2或a≤－2，又a>0且a≠1，∴a≥2.⑤设实数x，y满足不等式组且x2＋y2的最小值为m，当9≤m≤25时，实数k的取值范围是(　　)A．(－2,5)B．[－2,5]C．(－2,5]D．(0,5][答案]　B[解析]　不等式组表示的可行域如图中的阴影部分，x2＋y2的最小值m即为|OA|2，联立，得A(，)．-13-\n由题知9≤()2＋()2≤25，解得－2≤k≤5.⑥(2022·山东青岛一模)已知实数x，y满足约束条件则w＝的最小值是(　　)A．－2B．2　　C．－1D．1[答案]　D[解析]　画出可行域，如图所示．w＝表示可行域内的点(x，y)与定点P(0，－1)连线的斜率，观察图形可知PA的斜率最小为＝1，故选D.⑦(2022·安徽池州一中月考)设二元一次不等式组所表示的平面区域为M，使函数y＝ax2的图象过区域M的a的取值范围是(　　)A．[，]B．[，9]C．(－∞，9)D．[，9][答案]　D[解析]　题中可行域M如图所示，y＝ax2经过可行域M，则a>0，分别计算出经过(3,8)，(1,9)点时a的值，则a1＝，a2＝9，所以a的取值范围为[，9]，故选D.一、选择题11．(2022·遵义航天中学一模)设变量x，y满足约束条件，则S＝的取值范围是(　　)A．[1，]B．[，1]-13-\nC．[，2]D．[1,2][答案]　D[解析]　作出满足约束条件的可行域，图略，根据题意，s＝可以看作是可行域中的一点与点(－1，－1)连线的斜率，由图分析易得：当x＝1，y＝0时，其斜率最小，即s＝取最小值；当x＝0，y＝1时，其斜率最大，即s＝取最大值2，故s＝的取值范围是[，2]，故选D.12．(2022·山师大附中模拟)若实数x，y满足条件，则2x＋y的最大值是(　　)A．8B．7　　C．4D．2[答案]　B[解析]　首先根据题意画出约束条件所表示的区域如图所示，然后令z＝2x＋y，则y＝－2x＋z，要求2x＋y的最大值，即是求y＝－2x＋z的截距最大，由图可知，当直线y＝－2x＋z过点C时，其截距最大，联立直线方程解之得即点C的坐标为(3,1)，将其代入z＝2x＋y得，z＝2×3＋1＝7.13．(2022·成都市树德中学期中)设x、y满足约束条件，若目标函数z＝ax＋by(a>0，b>0)的最大值为6，则＋的最小值为(　　)A.B．　　C.D．[答案]　D[解析]　∵a>0，b>0，∴目标函数z＝ax＋by在经过点A时取到最大值，解得∴4a＋6b＝6，∴2a＋3b＝3，∴＋＝(＋)·(2a＋3b)＝(26＋＋)≥(26＋2×12)＝，等号成立时，a＝b＝.-13-\n14．(文)(2022·郑州市质检)设实数x，y满足不等式组，则x2＋y2的取值范围是(　　)A．[1,2]B．[1,4]C．[,2]D．[2,4][答案]　B[解析]　画出不等式组表示的平面区域如图所示，x2＋y2表示的几何意义为平面区域内的点到坐标原点距离的平方，∴x2＋y2∈[1,4]．(理)(2022·衡水中学五模)设x，y满足约束条件，若目标函数z＝ax＋by(a，b>0)的最大值是12，则a2＋b2的最小值是(　　)A.B．　　C.D．[答案]　D[解析]　作出可行域如图，∵z＝ax＋by的最大值为12，a>0，b>0，∴当直线z＝ax＋by经过点A(4,6)时z取到最大值，∴4a＋6b＝12，∴2a＋3b＝6，∵原点到直线2x＋3y＝6的距离d＝，∴a2＋b2的最小值为.-13-\n二、填空题15．设变量x、y满足约束条件其中a>1，若目标函数z＝x＋y的最大值为4，则a的值为________．[答案]　2[解析]　作出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示．∵y＝－x＋z，∴欲使z最大，只需使直线y＝－x＋z的纵截距最大，∵a>1，∴直线x＋ay＝7的斜率大于－1，故当直线y＝－x＋z经过直线y＝3x与直线x＋ay＝7的交点(，)时，目标函数z取得最大值，最大值为.由题意得＝4，解得a＝2.16．(2022·焦作市期中)已知点O为坐标原点，点M(2，－1)，点N(x，y)满足不等式组，则·的最大值为________．[答案]　10[解析]　作出不等式组表示的平面区域如图，设·＝z，则z＝2x－y作直线l0：y＝2x，平移直线l0可知当直线z＝2x－y经过可行域内的点B(4，－2)时，－z取最小值，从而z取最大值，zmax＝2×4－(－2)＝10.三、解答题17．某人有楼房一幢，室内面积共计180m2，拟分隔成两类房间作为旅游客房．大房间每间面积18m2，可住游客5名，每名游客每天住宿费40元；小房间每间面积15m2，可住游客3名，每名游客每天住宿费为50元；装修大房间每间需要1000元，装修小房间每间需要600元．如果他只能筹款8000元用于装修，且游客能住满客房，他隔出大房间和小房间各多少间，能获得最大收益？[解析]　设隔出大房间x间，小房间y间时收益为z元，则x，y满足且z＝200x＋150y.约束条件可化简为：可行域为如图所示的阴影部分(含边界)作直线l：200x＋150y＝0，即直线l：4x＋3y＝0把直线l向右上方平移至l1的位置时，直线经过点B，且与原点的距离最大，此时z＝200x＋150y取得最大值．解方程组得到B(，)．-13-\n由于点B的坐标不是整数，而最优解(x，y)中的x，y必须都是整数，所以，可行域内的点B(，)不是最优解，通过检验，当经过的整点是(0,12)和(3,8)时，z取最大值1800元．于是，隔出小房间12间，或大房间3间、小房间8间，可以获得最大收益．[点评]　当所求解问题的结果是整数，而最优解不是整数时，可取最优解附近的整点检验，找出符合题意的整数最优解．-13-