本题导读

本题考查线性规划的可行域,以及目标函数与几何意义。

📌【题干】

Question

(2004年广东卷(理)) 变量 、 满足下列条件: ,则使 的值最小的 是 ()

A.     B.     C.     D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一步逻辑:由于约束条件中包含一条严格的等式方程 ,说明可行域并不是一个二维的平面多边形,而是被确定在直线 的某一段线段上。我们需要把其他几个不等式约束 与 作为裁剪边界,求出该线段的端点(即交点)坐标。
  2. 第二步逻辑:分别将等式方程与另外两个不等式边界联立求出两个关键交点。将交点坐标分别代入目标函数 中,由于线性规划的最值必然在可行域的边界顶点处取得,通过直接计算比对两点输出值的大小,较小的那一组坐标即为所求。

✅【答案】

Success

B

✍【详细解析】

Abstract

  • 化简约束条件寻找可行域的顶点线段: 已知变量必须满足等式约束: 说明可行域分布在直线 上。同时受到以下两个不等式区域的截断限制:

  • 求解直线 与两截断边界的交点坐标:

    1. 求 与 的交点 : 联立方程组: 两式相减消去 得: 。 代入可得 。 故第一个交点为: .

    2. 求 与 的交点 : 联立方程组: 两式相减消去 得: 。 代入可得 。 故第二个交点为: .

  • 验证两交点是否满足其余所有的约束: 将 代入(式3): ,且满足 ,故 为合法边界点。 将 代入(式2): ,且满足 ,故 亦为合法边界点。 综上可知,可行域为连接 与 的空间直线段。

  • 代入顶点比对目标函数 的最小值: 将两端点坐标分别代入目标方程 中:

    • 对于顶点 :
    • 对于顶点 :

    比较大小可知: 。因此,当 时,目标函数 取得内的最小值 21。

故选 B

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:带有等式约束的退化线性规划问题(可行域由多边形面退化为一维线段);二元一次方程组的精确求解;利用顶点最值定理代入判别。
  2. 核心方法:图解法与顶点代入法。
  3. 避坑指南:
    • 极易产生思维定势,误以为可行域一定是一个闭合的平面多边形。必须要敏锐捕捉到约束条件中存在一个等式符号(),这意味着可行域在二维空间中已经降维退化为一条线段,无需求解所有直线的交点,只需无条件选择该等式直线与其他直线的交点进行边界拦截即可。
    • 目标函数是求最小值,部分学生在算完 与 后由于马虎,直接看成了求最大值而错选了 C,属于严重的非技术性失分。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 改编自线性规划板块的经典基础题,考查目标函数在可行域上的最值。
  2. 结论推广: 一般地,设线性规划的目标函数为 ()。若约束条件中包含核心等式 (其中 ),则该一维线段上的最值必然在两端截断点处取得。设截断出的两端点坐标分别为 与 ,通过对比目标直线的斜率 与约束直线的斜率 的相对大小,即可在无需代入计算的条件下,直接利用几何投影趋势秒杀最值点。

🔗【关联脉络】

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