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學習・解釋・訂正

線性規劃及整數可行性

先理解概念,獨立嘗試,再解釋想法如何改變。

T04高二理組數學思維本(2026).pdf · III. Simple linear programming · PDF 11 / 印刷頁 10

先重溫:直線的方程

專題 01

線性規劃及整數可行性

繪出可行區域並優化線性目標;需要時再檢查整數限制。

學完之後,你能解釋

  • 繪出可行區域並優化線性目標;需要時再檢查整數限制。
  • 在新情境中說明方法的理由,並檢查適用條件。

模型或定義

繪出可行區域並優化線性目標;需要時再檢查整數限制。

z=ax+byz=ax+by

適用條件

頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。

預測 → 操作 → 解釋 → 遷移

先留下預測,再探索關係。

課節思考:把連續最佳解舍入,必定保持可行嗎?

模型實驗:先預測調整下列參數會改變哪個結果,再以顯示的數值檢查,並與課節問題比較。

x≥0、y≥0、x+y≤6,最大化 2x+1y。頂點值:0、12、6;最大值=12。a=b 時整條斜邊均最優;整數限制須另行檢查。max(ax+by) = 12

x≥0、y≥0、x+y≤6,最大化 2x+1y。頂點值:0、12、6;最大值=12。a=b 時整條斜邊均最優;整數限制須另行檢查。

解釋:比較兩個符合條件的情況,利用所述模型解釋結果差異。

遷移:比較頂點最佳化及鄰近整數點的明確列舉。

試一試,把思路寫下來。

每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。

01 / 基礎#示範例題

(t,0) 是否可行?是輸入1,否輸入0。

x,y≥0,x+y≤2x,y\ge0,\quad x+y\le2
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
代入兩個座標。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    2+0≤22+0\le2
  3. 非嚴格不等式包含邊界。

所求值為 1。

檢查與易錯點:非嚴格不等式包含邊界。

先思考,待同學準備好再展開提示。

02 / 鞏固#示範例題

在 x,y≥0 下,所列目標函數有最大值嗎?

z=3x+yz=3x+y
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
嘗試可行射線 (x,y)=(s,0)。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=3s→∞z=3s\to\infty
  3. 沒有資源限制阻止沿可行射線增長。

所求關係或結論如下。

unbounded above\text{unbounded above}

檢查與易錯點:沒有資源限制阻止沿可行射線增長。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出有效的定義或模型及其假設。
  • 展示中間數學關係,不只寫出結論。
  • 檢查排除值、單位或結果的意義。

先思考,待同學準備好再展開提示。

03 / 遷移#示範例題

產品 x 每件用2單位資源,y 每件用1單位,共有2t;利潤為3x+y。求連續模型最大利潤。

x,y≥0, 2x+y≤8x,y\ge0,\ 2x+y\le8
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
頂點為 (0,0)、(t,0)、(0,2t)。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=0,12,8⇒zmax⁡=12z=0,12,8\Rightarrow z_{\max}=12
  3. 比較每單位資源的利潤,並區分題定連續模型與整數生產模型。

所求值為 12。

檢查與易錯點:比較每單位資源的利潤,並區分題定連續模型與整數生產模型。

先思考,待同學準備好再展開提示。

04 / 基礎#獨立練習

(t,0) 是否可行?是輸入1,否輸入0。

x,y≥0,x+y≤5x,y\ge0,\quad x+y\le5
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
代入兩個座標。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    5+0≤55+0\le5
  3. 非嚴格不等式包含邊界。

所求值為 1。

檢查與易錯點:非嚴格不等式包含邊界。

先思考,待同學準備好再展開提示。

05 / 基礎#獨立練習

在 x,y≥0、x+y≤t 下,求 z=x+y 的最大值。

t=6t=6
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
目標式與受界限的限制式相同。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z≤6;(x,y)=(6,0) attains equalityz\le6;\quad (x,y)=(6,0)\text{ attains equality}
  3. 上方邊界上的每一點都達到同一最佳值。

所求值為 6。

檢查與易錯點:上方邊界上的每一點都達到同一最佳值。

先思考,待同學準備好再展開提示。

06 / 基礎#獨立練習

在 x,y≥0、x+y≤t 下,求 z=2x+y 的最大值。

t=7t=7
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
計算頂點 (0,0)、(t,0)、(0,t) 的目標值。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=0,14,7⇒zmax⁡=14z=0,14,7\Rightarrow z_{\max}=14
  3. x 的目標係數較大。

所求值為 14。

檢查與易錯點:x 的目標係數較大。

先思考,待同學準備好再展開提示。

07 / 基礎#獨立練習

在 x,y≥0、x+y≥t 下,求 x+y 的最小值。

t=8t=8
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
下方邊界是可行的。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    x+y≥8 with equality at (8,0)x+y\ge8\text{ with equality at }(8,0)
  3. 無界區域仍可能有有限最小值。

所求值為 8。

檢查與易錯點:無界區域仍可能有有限最小值。

先思考,待同學準備好再展開提示。

08 / 鞏固#獨立練習

在 x,y≥0、x+y≥t 下,求 x+y 的最小值。

t=9t=9
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
下方邊界是可行的。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    x+y≥9 with equality at (9,0)x+y\ge9\text{ with equality at }(9,0)
  3. 無界區域仍可能有有限最小值。

所求值為 9。

檢查與易錯點:無界區域仍可能有有限最小值。

先思考,待同學準備好再展開提示。

09 / 鞏固#獨立練習

在 x,y≥0 下,所列目標函數有最大值嗎?

z=10x+yz=10x+y
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
嘗試可行射線 (x,y)=(s,0)。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=10s→∞z=10s\to\infty
  3. 沒有資源限制阻止沿可行射線增長。

所求關係或結論如下。

unbounded above\text{unbounded above}

檢查與易錯點:沒有資源限制阻止沿可行射線增長。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出有效的定義或模型及其假設。
  • 展示中間數學關係,不只寫出結論。
  • 檢查排除值、單位或結果的意義。

先思考,待同學準備好再展開提示。

10 / 鞏固#獨立練習

x、y 為非負整數,2x+2y≤2t+1。求 x+y 的最大值。

t=11t=11
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
使用此中間關係式。
x+y≤t+1/2;x+y∈Zx+y\le t+1/2;\quad x+y\in\mathbb Z
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    x+y≤11 and (11,0) is feasiblex+y\le11\text{ and }(11,0)\text{ is feasible}
  3. 整數最佳值不同於連續邊界值 t+1/2。

所求值為 11。

檢查與易錯點:整數最佳值不同於連續邊界值 t+1/2。

先思考,待同學準備好再展開提示。

11 / 鞏固#獨立練習

產品 x 每件用2單位資源,y 每件用1單位,共有2t;利潤為3x+y。求連續模型最大利潤。

x,y≥0, 2x+y≤24x,y\ge0,\ 2x+y\le24
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
頂點為 (0,0)、(t,0)、(0,2t)。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=0,36,24⇒zmax⁡=36z=0,36,24\Rightarrow z_{\max}=36
  3. 比較每單位資源的利潤,並區分題定連續模型與整數生產模型。

所求值為 36。

檢查與易錯點:比較每單位資源的利潤,並區分題定連續模型與整數生產模型。

先思考,待同學準備好再展開提示。

12 / 遷移#獨立練習

x、y 為非負整數,2x+2y≤2t+1。求 x+y 的最大值。

t=13t=13
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
使用此中間關係式。
x+y≤t+1/2;x+y∈Zx+y\le t+1/2;\quad x+y\in\mathbb Z
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    x+y≤13 and (13,0) is feasiblex+y\le13\text{ and }(13,0)\text{ is feasible}
  3. 整數最佳值不同於連續邊界值 t+1/2。

所求值為 13。

檢查與易錯點:整數最佳值不同於連續邊界值 t+1/2。

先思考,待同學準備好再展開提示。

13 / 遷移#獨立練習

產品 x 每件用2單位資源,y 每件用1單位,共有2t;利潤為3x+y。求連續模型最大利潤。

x,y≥0, 2x+y≤28x,y\ge0,\ 2x+y\le28
  • 頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。
提示 2
頂點為 (0,0)、(t,0)、(0,2t)。
完整解答
  1. 寫出定義方程,保留排除條件,再求解或比較。

  2. 運用所列關係式,並保留適用條件。

    z=0,42,28⇒zmax⁡=42z=0,42,28\Rightarrow z_{\max}=42
  3. 比較每單位資源的利潤,並區分題定連續模型與整數生產模型。

所求值為 42。

檢查與易錯點:比較每單位資源的利潤,並區分題定連續模型與整數生產模型。

先思考,待同學準備好再展開提示。

專注一道題目

課末檢核與訂正

回看最近核對的答案及解釋;改動草稿後須重新核對。書面推理需要自評或教師評核。

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    教師備課與評核

    提問順序

    • 繪出可行區域並優化線性目標;需要時再檢查整數限制。
    • 「線性規劃及整數可行性」中哪一個條件不可缺少?
    • 把連續最佳解舍入,必定保持可行嗎?

    板書重點

    • 模型或定義:繪出可行區域並優化線性目標;需要時再檢查整數限制。
      z=ax+byz=ax+by
    • 適用條件:頂點搜尋須有非空有界多邊形或合理有限最佳值;整數解可能與連續最佳解不同。

    預期想法

    • 若有可行方向使目標無界改善,便沒有最佳值。

    評核清單

    • 1分:選取正確表示法及條件。
    • 1分:建立中間關係式。
    • 1分:完成連貫的計算或證明。
    • 1分:解釋並檢查結論。

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