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2018 年黑龙江预赛 · 第 13 题
F2填空题解不等式
已知实数 x,y 满足约束条件
x+2y≥2,2x+y≤4,4x−y≥−1,
则目标函数 z=3x+y 的取值范围为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:[1,6]
解析
思路
线性约束下的线性目标可以直接由约束的非负组合定界,再构造一条可行线段证明整个值域。
解答
由原约束,各式 x+2y−2、4−2x−y、4x−y+1 均非负。注意
3x+y−1=97(x+2y−2)+95(4x−y+1)≥0,
以及
6−3x−y=35(4−2x−y)+31(x+2y−2)≥0.
因此 1≤z≤6。取 (x,y)=(2t,1−t),其中 0≤t≤1;此时三条约束分别化为 2≥2、1+3t≤4、9t−1≥−1,全部成立,且 z=1+5t 取遍 [1,6]。故范围为 [1,6]。
复核
下端在 (0,1) 达到,上端在 (2,0) 达到。两点都满足全部约束,而其间线段也已逐项代入,因而不是只得到包含值域的必要区间。
方法总结
线性约束的非负组合能给出精确的目标上下界。求范围时,再找覆盖两端的可行线段,可同时验证端点和中间值。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
需从多条线性约束组合出目标的上下界,并构造可行线段证明两端及中间值均能实现。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:作差后证明非负、消元后再验证可取到