3.3.2 简单的线性规划问题课时教案

3.3.2 简单的线性规划问题… 高中数学       人教A版2003课标版

在新课标让学生经历“学数学、做数学、用数学”的理念指导下，本节课的教学目标分设为知识目标、能力目标和情感目标。

知识目标

在了解线性规划的意义，了解线性约束条件、线性目标函数、可行解、可行

域和最优解等概念的基础上，理解线性规划问题的图解法；会利用图解法求线性目标函数的最优解．

能力目标

在应用图解法解题的过程中培养学生的观察能力、理解能力 ；在变式训练的过程中，培养学生的分析能力、探索能力；在对具体事例的感性认识上升到对线性规划的理性认识过程中，培养学生运用数形结合思想解题的能力和化归能力。

情感目标

让学生体验数学来源于生活，服务于生活，体验数学在建设节约型社会中的作用，品尝学习数学的乐趣；同时让学生体验数学活动充满着探索与创造，培养学生勤于思考、勇于探索的精神；其次让学生学会用运动观点观察事物，了解事物之间从一般到特殊、从特殊到一般的辨证关系，渗透辩证唯物主义认识论的思想。

鉴于所代班级学生已具有较好的数学基础知识和较强的分析问题、解决问题的能力，本节课我以学生为中心，以问题为载体，采用启发、引导、探索相结合的教学方法。

重点： 画可行域；在可行域内,用图解法准确求得线性规划问题的最优解。

难点：在可行域内,用图解法准确求得线性规划问题的最优解。

在课堂教学的开始，我以一组生动的动画（配图片）描述出在神奇的数学王国里，有一种算法广泛应用于工农业、军事、交通运输、决策管理与规划等领域，应用它已节约了亿万财富，还被列为20世纪对科学发展和工程实践影响最大的十大算法之一。它为何有如此大的魅力？它又是怎样的一种神奇算法呢？我以景激情，以情激思，点燃学生的求知欲，引领学生进入学习情境。

那么如何解决这个求最值的问题呢？这是本次课的难点。我让学生先自主探究，再分组讨论交流，在学生遇到困难时，我运用化归和数形结合的思想引导学生转化问题，突破难点：⑴学生基于上一课时的学习，讨论后一般都能意识到要将不等式组①表示成平面区域。（教师动画演示画不等式组①表示的平面区域。）于是问题转化为当点（x，y）在此平面区域内运动时，如何求z=2x+y+50的最小值的问题。⑵由于此问题难度较大，我试着这样引导学生：由于已将x，y所满足的条件几何化了，你能否也给式子z=2x+y+50作某种几何解释呢？学生很自然地想到要将等式z=2x+y+50视为关于x，y的一次方程，它在几何上表示直线。当z取不同的值时可得到一族平行直线。于是问题又转化为当这族直线与此平面区域有公共点时，如何求z的最小值。⑶这一问题相对于部分学生来说仍有一定的难度，于是我继续引导学生：如何更好地把握直线2x+y+50= z的几何特征呢？学生讨论交流后得出要将其改写成斜截式y=-2x+z-50。至此，学生恍然大悟：原来z-50就是直线在y轴上的截距，当截距z-50最小时z也最小。于是问题又转化为当直线y=-2x+z-50与平面区域有公共点时，在区域内找一个点P，使直线经过点P时在y轴上的截距最小。

解题回顾是解题过程中重要又常被学生忽略的一个环节。我借用多媒体辅助教学，动态演示解题过程，引导学生归纳、提炼求解步骤：

（1） 画可行域——画出线性约束条件所确定的平面区域；

（2） 过原点作目标函数直线的平行直线l 0；

（3） 平移直线l 0，观察确定可行域内最优解的位置；

（4） 求最值——解有关方程组求出最优解，将最优解代入目标函数求最值。

简记为画——作——移——求四步。

为了让学生更好地理解图解法求线性规划问题的内在规律，我在例1的基础上设计了例2和两个变式：

例2.

【设计意图】进一步强调目标函数直线的纵截距与z的最值之间的关系，有时并不是截距越大，z值越大。

变式1.

变式2. 

【设计意图】用已知有唯一（或无数）最优解时反过来确定目标函数某些字母系数的取值范围来训练学生从各个不同的侧面去理解图解法求最优解的实质，培养学生思维的发散性。

（以上两个变式均让学生用几何画板进行实验,探求解决方法。并引导学生总结出：最优解一定位于多边形可行域的顶点或边界直线处。）

练习1：教材p91 练习第1题

练习2：设z=2x+y，式中变量x、y满足下

列条件  求z的最大值和最小值。

（1）归纳总结

为使学生对所学的知识有一个完整而深刻的印象，我请学生从以下两方面自己小结。

a、这节课学习了哪些知识？

b、学到了哪些思考问题的方法？

（学生回答）

【设计意图】有利于学生养成及时总结的良好习惯，并将所学知识纳入已有的认知结构，同时也培养了学生数学交流和表达的能力。

1.阅读本节内容，完成课本P93 习题 第3题

2.思考题：设z=2x-y，式中变量x、y满足下列条件

且变量x、y为整数,求z的最大值和最小值。

3.3.2 简单的线性规划问题

3.3.2 简单的线性规划问题

在课堂教学的开始，我以一组生动的动画（配图片）描述出在神奇的数学王国里，有一种算法广泛应用于工农业、军事、交通运输、决策管理与规划等领域，应用它已节约了亿万财富，还被列为20世纪对科学发展和工程实践影响最大的十大算法之一。它为何有如此大的魅力？它又是怎样的一种神奇算法呢？我以景激情，以情激思，点燃学生的求知欲，引领学生进入学习情境。

那么如何解决这个求最值的问题呢？这是本次课的难点。我让学生先自主探究，再分组讨论交流，在学生遇到困难时，我运用化归和数形结合的思想引导学生转化问题，突破难点：⑴学生基于上一课时的学习，讨论后一般都能意识到要将不等式组①表示成平面区域。（教师动画演示画不等式组①表示的平面区域。）于是问题转化为当点（x，y）在此平面区域内运动时，如何求z=2x+y+50的最小值的问题。⑵由于此问题难度较大，我试着这样引导学生：由于已将x，y所满足的条件几何化了，你能否也给式子z=2x+y+50作某种几何解释呢？学生很自然地想到要将等式z=2x+y+50视为关于x，y的一次方程，它在几何上表示直线。当z取不同的值时可得到一族平行直线。于是问题又转化为当这族直线与此平面区域有公共点时，如何求z的最小值。⑶这一问题相对于部分学生来说仍有一定的难度，于是我继续引导学生：如何更好地把握直线2x+y+50= z的几何特征呢？学生讨论交流后得出要将其改写成斜截式y=-2x+z-50。至此，学生恍然大悟：原来z-50就是直线在y轴上的截距，当截距z-50最小时z也最小。于是问题又转化为当直线y=-2x+z-50与平面区域有公共点时，在区域内找一个点P，使直线经过点P时在y轴上的截距最小。

解题回顾是解题过程中重要又常被学生忽略的一个环节。我借用多媒体辅助教学，动态演示解题过程，引导学生归纳、提炼求解步骤：

（1） 画可行域——画出线性约束条件所确定的平面区域；

（2） 过原点作目标函数直线的平行直线l 0；

（3） 平移直线l 0，观察确定可行域内最优解的位置；

（4） 求最值——解有关方程组求出最优解，将最优解代入目标函数求最值。

简记为画——作——移——求四步。

为了让学生更好地理解图解法求线性规划问题的内在规律，我在例1的基础上设计了例2和两个变式：

例2.

【设计意图】进一步强调目标函数直线的纵截距与z的最值之间的关系，有时并不是截距越大，z值越大。

变式1.

变式2. 

【设计意图】用已知有唯一（或无数）最优解时反过来确定目标函数某些字母系数的取值范围来训练学生从各个不同的侧面去理解图解法求最优解的实质，培养学生思维的发散性。

（以上两个变式均让学生用几何画板进行实验,探求解决方法。并引导学生总结出：最优解一定位于多边形可行域的顶点或边界直线处。）

练习1：教材p91 练习第1题

练习2：设z=2x+y，式中变量x、y满足下

列条件  求z的最大值和最小值。

（1）归纳总结

为使学生对所学的知识有一个完整而深刻的印象，我请学生从以下两方面自己小结。

a、这节课学习了哪些知识？

b、学到了哪些思考问题的方法？

（学生回答）

【设计意图】有利于学生养成及时总结的良好习惯，并将所学知识纳入已有的认知结构，同时也培养了学生数学交流和表达的能力。

1.阅读本节内容，完成课本P93 习题 第3题

2.思考题：设z=2x-y，式中变量x、y满足下列条件

且变量x、y为整数,求z的最大值和最小值。