《简单线性规划》教学设计1
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约11000字。
教学设计
3.5.2 简单线性规划
整体设计
教学分析
本节内容在教材中有着重要的地位与作用.线性规划是利用数学为工具,来研究一定的人、财、物等资源在一定条件下,如何精打细算巧安排,用最少的资源,取得最大的经济效益.它是数学规划中理论较完整、方法较成熟、应用较广泛的一个分支,并能解决科学研究、工程设计、经济管理等许多方面的实际问题.中学所学的线性规划只是规划论中的极小一部分,但这部分内容体现了数学的工具性、应用性,同时也渗透了化归、数形结合的数学思想,为学生今后解决实际问题提供了一种重要的解题方法——数学建模法.通过这部分内容的学习,可使学生进一步了解数学在解决实际问题中的应用,培养学生学习数学的兴趣、应用数学的意识和解决实际问题的能力.
把实际问题转化为线性规划问题,并给出解答是本节的重点也是难点.对许多学生来说,解数学应用题的最常见的困难是不会将实际问题转化成数学问题,即不会建模,所以把实际问题转化为线性规划问题作为本节的难点.对学生而言,解决应用问题的障碍主要有三类:①不能正确理解题意,弄清各元素之间的关系;②不能分清问题的主次关系,因而抓不住问题的本质,无法建立数学模型;③孤立地考虑单个的问题情境,不能多方面联想,形成正迁移.针对这些障碍以及题目本身文字过长等因素,将本节设计为计算机辅助教学,充分利用现代化教学工具,从而将实际问题鲜活直观地展现在学生面前,以利于理解.
实际教学中注意以下几个问题:①用图解法解决线性规划问题时,分析题目的已知条件,找出约束条件和目标函数是关键.可先将题目中的量分类、列出表格,理清头绪,然后列出不等式组(方程组)寻求约束条件,并就题目所述找到目标函数.②可行域就是二元一次不等式组所表示的平面区域,可行域可以是封闭的多边形,也可以是一侧开放的无限大的平面区域.③如果可行域是一个凸多边形,那么一般在其顶点处使目标函数取得最大值或最小值,最优解一般就是多边形的某个顶点.到底哪个顶点为最优解,可有两种确定方法:一是将目标函数的直线平行移动,最先通过或最后通过的顶点便是;另一种方法可利用围成可行域的直线的斜率来判断.④若实际问题要求的最优解是整数解,而我们利用图解法得到的解为非整数解(近似解),应作适当的调整.其方法应以与线性目标函数的直线的距离为依据,在直线的附近寻求与此直线距离最近的整点,不要在用图解法所得到的近似解附近寻找.如果可行域中的整点数目很少,采用逐个试验法也是很有效的办法.⑤在线性规划的实际问题中,主要掌握两种类型:一是给定一定数量的人力、物力资源,问怎样运用这些资源能使完成的任务量最大,收到的效益最大;二是给定一项任务,问怎样统筹安排,能使完成的这项任务耗费的人力、物力资源最小.
如果条件允许,可将本节的思考与讨论融入课堂.
三维目标
1.使学生了解线性规划的意义以及约束条件、目标函数、可行解、可行域、最优解等基本概念;了解线性规划问题的图解法,并能应用它解决一些简单的实际问题.
2.通过本节内容的学习,培养学生观察、联想以及作图的能力,渗透集合、化归、数形结合的数学思想,提高学生“建模”和解决实际问题的能力.
3.通过本节学习,理解线性规划求最优解的原理,明确线性规划在现实生活中的意义.
重点难点
教学重点:求线性目标函数的最值问题,培养学生“用数学”的意识,理解线性规划最优解的原理.
教学难点:把实际问题转化为线性规划问题,并给出解答.
课时安排
2课时
教学过程
第1课时
导入新课
思路1.(问题引入)由身边的线性规划问题导入课题,同时阐明其重要意义.如6枝玫瑰花与3枝康乃馨的价格之和大于24元.而4枝玫瑰与5枝康乃馨的价格之和小于22元.如果想买2枝玫瑰与3枝康乃馨,那么价格比较结果是怎样的呢?可由学生列出不等关系,并画出平面区域.由此导入新课.
思路2.(章头问题引入)在生产与营销活动中,我们常常需要考虑:怎样利用现在的资源取得最大的收益,或者怎样以最少的资源投入去完成一项给定的任务.我们把这一类问题称为“最优化”问题.线性规划知识恰是解决这类问题的得力工具.由此展开新课.
推进新课
新知探究
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