可行域是同时满足所有约束条件的点的集合。先画每条边界线,判断该涂哪一侧,最后只保留它们的重叠部分。
怎样画一个约束?
把不等式变成等式,画出那条直线。像 x + y = 8 这样的直线,用两个截距 (8, 0) 和 (0, 8) 就能画。然后根据符号选实线或虚线,再用一个点测试,决定阴影在哪一侧。
例题:三个约束
画出由 x + y ≤ 8、y ≥ 2 和 y ≤ 2x 定义的区域,其中 x 和 y 不为负。
- x + y = 8 用实线。测试 (0, 0):0 ≤ 8 成立,所以阴影在包含原点的一侧。
- y = 2 是一条实线的水平线。测试 (0, 5):5 ≥ 2 成立,所以保留它上方的一侧。
- y = 2x 用实线,且经过原点。这里不能测试 (0, 0),改试 (1, 5):5 ≤ 2 不成立,说明区域在下方一侧,也就是这条线的下面。
重叠的部分是一个三角形。顶点来自每两条线的交点:
- y = 2 和 y = 2x 相交于 x = 1,得 (1, 2)。
- y = 2 和 x + y = 8 相交于 x = 6,得 (6, 2)。
- y = 2x 和 x + y = 8 相交处 3x = 8,得 (8/3, 16/3)。
检验 (3, 3) 在区域内:6 ≤ 8,3 ≥ 2,3 ≤ 6 都成立。
会丢分的写法
遇到经过原点的直线,有同学仍旧用 (0, 0) 测试。代入 y ≤ 2x 得 0 ≤ 0,这对每一条经过原点的直线都成立,所以看不出阴影在哪一侧。
请选一个明显不在线上的点,例如 (1, 5) 或 (5, 1),再判断它是否满足不等式。
虚线与严格不等式
如果题目说「多于 3 张海报」,就是 y > 3,边界线要画成虚线。顶点仍然能帮你画出区域,但虚线上的点是不允许的。
求最大值或最小值时,答案出现在顶点上。若边界是虚线,要留意题目有没有整数的条件,因为可能要用区域内的下一个整数。
自测
求区域 x + y ≥ 4、x ≤ 5、y ≤ 3 的顶点,其中 x 和 y 不为负。
答案
画出 x + y = 4(截距 (4, 0) 和 (0, 4))、x = 5 和 y = 3。测试 (0, 0):0 ≥ 4 不成立,所以阴影在这条线的上方。
顶点是各条边界在区域内相交的点:
- x + y = 4 和 y = 0:(4, 0)。
- y = 0 和 x = 5:(5, 0)。
- x = 5 和 y = 3:(5, 3)。
- y = 3 和 x + y = 4:(1, 3)。
点 (0, 4) 不满足 y ≤ 3,所以不是顶点。
接下来学什么
请继续在顶点测试目标函数,用这些角上的点计算。把阴影上的错误记在错题记录里。
想让老师逐条线检查你的区域,请了解一对一附加数学补习。