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附加数学 · 线性规划

把题目文字写成线性约束

故事读得懂,可是一写不等式就出错。

约束就是题目里的一个限制,写成关于 x 和 y 的不等式。第一步先用文字定义 x 和 y,然后一句话写一条不等式。

这一课是线性规划的第一个技能,下一步是画出可行区域。

文字和符号怎样对应?

题目里的限制用语不多,每一个都有固定的意思。

题目用语 符号 例子
至多、不超过、最多 ≤ x + y ≤ 40
至少、不少于、最少 ≥ y ≥ 3
x 至少是 y 的两倍 x ≥ 2y x ≥ 2y
x 比 y 多,但多出不超过 4 x − y ≤ 4 x − y ≤ 4
数量不可能是负数 x ≥ 0, y ≥ 0 x ≥ 0

例题:学校社团做义卖品

一个社团制作 x 张贺卡和 y 张海报。每张贺卡用 10 分钟,每张海报用 25 分钟。总时间至多 300 分钟。贺卡的数量至少是海报的两倍,海报至少做 3 张。

先定义:x = 贺卡的数量,y = 海报的数量。

  1. 时间:10x + 25y ≤ 300,两边除以 5,得 2x + 5y ≤ 60。
  2. 贺卡与海报的关系:x ≥ 2y。
  3. 海报的下限:y ≥ 3。
  4. 数量不为负:x ≥ 0。y ≥ 0 已经被第三条包含,但 x ≥ 0 要写。

用试点检查,取 x = 12,y = 4。

时间:24 + 20 = 44 ≤ 60,成立。关系:12 ≥ 8,成立。海报:4 ≥ 3,成立。所以这个点是允许的。

最容易丢分的地方

最常见的错误出在倍数那一句。“贺卡至少是海报的两倍”很容易被写成 y ≥ 2x,方向整个反了。

用数字试一下。如果有 12 张贺卡和 4 张海报,贺卡是海报的三倍,句子成立。

代入 y ≥ 2x:4 ≥ 24,不成立。代入 x ≥ 2y:12 ≥ 8,成立。只要一个试点,就能发现写反的不等式。

自己试试

一家文具店卖 x 支笔和 y 本簿子,总数至多 40 件。簿子的数量至多是笔的三倍。笔每支 RM2,簿子每本 RM5,进货成本至多 RM150。写出所有约束。

答案

总数:x + y ≤ 40。

簿子至多是笔的三倍:y ≤ 3x。

成本:2x + 5y ≤ 150。

数量不为负:x ≥ 0,y ≥ 0。

用 x = 10,y = 20 检查:30 ≤ 40,20 ≤ 30,20 + 100 = 120 ≤ 150。三条都成立。

下一步学什么

接着学画出可行区域,它要用到你刚写好的不等式。应用题结构工作表 (英文)可以帮你把长题目拆成有标签的几个部分。

如果把句子译成符号是你失分的地方,可以了解附加数学一对一线上补习。

常见问题

线性规划题里的 x 和 y 代表什么?

它们代表题目要你决定的两个数量,例如两种物品各做几个。动笔之前先用文字写清楚,例如“x = 卡片的数量,y = 海报的数量”,后面的每个不等式都靠这句定义。

一定要写 x ≥ 0 和 y ≥ 0 吗?

要。x 和 y 如果是物品的数量,就不可能是负数。即使题目没有明说,这两条也属于约束,画区域时少了它们,区域会多出不合理的一大块。

成本和时间同时出现,怎样处理?

每一种资源各写一条不等式。把每件物品的成本或时间乘上数量再相加,和限额比较,例如 10x + 25y ≤ 300。两种资源就是两条不等式,不要混在一起。

画图之前要先化简不等式吗?

能化简就化简。10x + 25y ≤ 300 两边除以 5,得 2x + 5y ≤ 60,截距就变成 30 和 12,比原来好算,也少出错。

练习册看不到学生怎样读题。一对一补习中,老师能听出学生怎样理解一句话,并当场指出读错的那个词。

  • 为孩子安排线上一对一课程,由经验丰富的老师授课。
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