含参目标函数把最优顶点当固定
目标函数里带参数时,最大值、最小值落在哪个顶点是随参数变的;照着一张图断言「最小值在 、最大值在 」,等于把结论当条件用。
线性规划的标准动作是平移目标直线:把 看成一族平行线,沿法向推过去,最后离开可行域的顶点给出最值。 这个动作有一个默认前提——那族线的斜率是已知的。目标函数一旦带参数,斜率就跟着参数变, 「最后离开的是哪个顶点」也跟着变。
于是就有了这个坑:画一张图,凭手感把最优顶点指出来,再据此列不等式。 图上画的只是参数取某一个值时的样子;换一个参数,最优顶点可能换人。
正确的判法:把顶点值当成参数的函数,先比大小
设可行域的顶点是 ,目标值 都是参数的一次函数。那么
这两个都是参数的分段线性函数,分段点就是两条直线 的交点。 把 两两作差、看差的符号在哪儿翻转,最优顶点在哪一段归谁就一清二楚了—— 这一步是可以算的,不需要看图。
算完再回头,你会发现自己得到的东西比”看图指定”多一块:不只知道这一段归谁,还知道分界在哪。
一个典型的翻车现场
可行域是 、、 围成的三角形,目标 , 要求 在整块区域上恒成立。
有一份流传很广的解析这样开头:「由图分析可知, 且在 点取得最小值,在 取得最大值」, 接着只写两条不等式 、,得 。
答案是对的,这两句话却是没有根据的。 三个顶点上的目标值是
两两作差:,,。于是
- 最小值: 时在 , 时在 ;
- 最大值: 时在 , 时在 。
最大值点在 处换人,而那份解析在还不知道 的时候就把 钉死了。 它蒙对,是因为最后解出的 恰好整段落在 里—— 这是事后才知道的事,不能拿来当事前的理由。
稳妥的写法
不想讨论就别讨论:把每个顶点都代进去,每个顶点给一条(组)不等式,最后取交集。 顶点个数一般只有三四个,多写两行换掉一整段讨论,考场上很划算; 而且这么写是充要的——线性函数在凸多边形上的值恰是顶点值的加权平均,顶点全落在 里,整块区域就都落在里面。
要讨论,就把讨论写完整:先比顶点值定出最优顶点随参数的分段,再在每一段里解不等式,最后并起来。 「由图分析可知」这五个字后面跟着的若是一个与参数有关的判断,那就是漏了一步。
学它之前先会
共 3 条前置、最深 3 层。
出现在以下题目中
共 2 道题考到本条。