Aralin at presentasyon sa paksa: "Mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay. Mga halimbawa ng solusyon"
Mga karagdagang materyales
Minamahal na mga gumagamit, huwag kalimutang iwanan ang iyong mga komento, pagsusuri, kagustuhan! Ang lahat ng mga materyales ay sinuri ng isang anti-virus program.
Mga tulong na pang-edukasyon at simulator sa Integral online na tindahan para sa grade 9
Interactive na aklat-aralin para sa grade 9 "Mga Panuntunan at pagsasanay sa geometry"
Elektronikong aklat-aralin na "Understandable Geometry" para sa mga baitang 7-9
Sistema ng hindi pagkakapantay-pantay
Guys, nag-aral ka ng linear at quadratic inequalities at natutunan mo kung paano lutasin ang mga problema sa mga paksang ito. Ngayon ay lumipat tayo sa isang bagong konsepto sa matematika - isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay. Ang isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay ay katulad ng isang sistema ng mga equation. Naaalala mo ba ang mga sistema ng mga equation? Nag-aral ka ng mga sistema ng mga equation sa ikapitong baitang, subukang alalahanin kung paano mo nalutas ang mga ito.Ipakilala natin ang kahulugan ng isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay.
Maraming mga hindi pagkakapantay-pantay na may ilang variable na x ay bumubuo ng isang sistema ng mga hindi pagkakapantay-pantay kung kailangan mong hanapin ang lahat ng mga halaga ng x kung saan ang bawat isa sa mga hindi pagkakapantay-pantay ay bumubuo ng isang tamang numerical expression.
Ang anumang halaga ng x kung saan ang bawat hindi pagkakapantay-pantay ay kumukuha ng tamang numerical expression ay isang solusyon sa hindi pagkakapantay-pantay. Maaari ding tawaging pribadong solusyon.
Ano ang isang pribadong solusyon? Halimbawa, sa sagot natanggap namin ang expression na x>7. Kung gayon ang x=8, o x=123, o anumang iba pang numero na higit sa pito ay isang partikular na solusyon, at ang expression na x>7 ay isang pangkalahatang solusyon. Ang pangkalahatang solusyon ay nabuo ng maraming pribadong solusyon.
Paano natin pinagsama ang sistema ng mga equation? Tama, isang kulot na brace, at gayon din ang ginagawa nila sa mga hindi pagkakapantay-pantay. Tingnan natin ang isang halimbawa ng isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay: $\begin(cases)x+7>5\\x-3
Kung ang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay ay binubuo ng magkatulad na mga expression, halimbawa, $\begin(cases)x+7>5\\x+7
Kaya, ano ang ibig sabihin nito: makahanap ng solusyon sa isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay?
Ang isang solusyon sa isang hindi pagkakapantay-pantay ay isang hanay ng mga bahagyang solusyon sa isang hindi pagkakapantay-pantay na nagbibigay-kasiyahan sa parehong hindi pagkakapantay-pantay ng system nang sabay-sabay.
Isinulat namin ang pangkalahatang anyo ng sistema ng hindi pagkakapantay-pantay bilang $\begin(cases)f(x)>0\\g(x)>0\end(cases)$
Tukuyin natin ang $Х_1$ bilang pangkalahatang solusyon sa hindi pagkakapantay-pantay na f(x)>0.
Ang $X_2$ ay ang pangkalahatang solusyon sa hindi pagkakapantay-pantay na g(x)>0.
Ang $X_1$ at $X_2$ ay isang hanay ng mga partikular na solusyon.
Ang solusyon sa sistema ng hindi pagkakapantay-pantay ay mga numerong kabilang sa parehong $X_1$ at $X_2$.
Tandaan natin ang mga operasyon sa mga set. Paano natin mahahanap ang mga elemento ng isang set na nabibilang sa parehong set nang sabay-sabay? Ayun, may intersection operation para dito. Kaya, ang solusyon sa ating hindi pagkakapantay-pantay ay ang set $A= X_1∩ X_2$.
Mga halimbawa ng mga solusyon sa mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay
Tingnan natin ang mga halimbawa ng paglutas ng mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay.Lutasin ang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay.
a) $\begin(cases)3x-1>2\\5x-10 b) $\begin(cases)2x-4≤6\\-x-4
Solusyon.
a) Lutasin ang bawat hindi pagkakapantay-pantay nang hiwalay.
$3x-1>2; \; 3x>3; \; x>1$.
$5x-10
Markahan natin ang ating mga pagitan sa isang linya ng coordinate.
Ang solusyon ng system ay ang segment ng intersection ng aming mga agwat. Ang hindi pagkakapantay-pantay ay mahigpit, pagkatapos ay bukas ang segment.
Sagot: (1;3).
B) Lutasin din natin ang bawat hindi pagkakapantay-pantay nang hiwalay.
$2x-4≤6; 2x≤ 10; x ≤ $5.
$-x-4 -5$.
Ang solusyon ng system ay ang segment ng intersection ng aming mga agwat. Ang pangalawang hindi pagkakapantay-pantay ay mahigpit, pagkatapos ay magbubukas ang segment sa kaliwa.
Sagot: (-5; 5].
Ibuod natin ang ating natutunan.
Sabihin nating kailangang lutasin ang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay: $\begin(cases)f_1 (x)>f_2 (x)\\g_1 (x)>g_2 (x)\end(cases)$.
Pagkatapos, ang pagitan ($x_1; x_2$) ay ang solusyon sa unang hindi pagkakapantay-pantay.
Ang pagitan ($y_1; y_2$) ay ang solusyon sa pangalawang hindi pagkakapantay-pantay.
Ang solusyon sa isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay ay ang intersection ng mga solusyon sa bawat hindi pagkakapantay-pantay.
Ang mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay ay maaaring binubuo hindi lamang ng mga hindi pagkakapantay-pantay sa unang pagkakasunud-sunod, kundi pati na rin ng anumang iba pang mga uri ng hindi pagkakapantay-pantay.
Mahahalagang tuntunin para sa paglutas ng mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay.
Kung ang isa sa mga hindi pagkakapantay-pantay ng sistema ay walang mga solusyon, kung gayon ang buong sistema ay walang mga solusyon.
Kung ang isa sa mga hindi pagkakapantay-pantay ay nasiyahan para sa anumang mga halaga ng variable, kung gayon ang solusyon ng system ang magiging solusyon ng iba pang hindi pagkakapantay-pantay.
Mga halimbawa.
Lutasin ang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay:$\begin(cases)x^2-16>0\\x^2-8x+12≤0 \end(cases)$
Solusyon.
Hiwalay nating lutasin ang bawat hindi pagkakapantay-pantay.
$x^2-16>0$.
$(x-4)(x+4)>0$.
Lutasin natin ang pangalawang hindi pagkakapantay-pantay.
$x^2-8x+12≤0$.
$(x-6)(x-2)≤0$.
Ang solusyon sa hindi pagkakapantay-pantay ay ang pagitan. Gumuhit tayo ng parehong mga pagitan sa parehong linya at hanapin ang intersection.
Ang intersection ng mga pagitan ay ang segment (4; 6).
Sagot: (4;6].
Lutasin ang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay.
a) $\begin(cases)3x+3>6\\2x^2+4x+4 b) $\begin(cases)3x+3>6\\2x^2+4x+4>0\end(cases )$.
Solusyon.
a) Ang unang hindi pagkakapantay-pantay ay may solusyon x>1.
Hanapin natin ang discriminant para sa pangalawang hindi pagkakapantay-pantay.
$D=16-4 * 2 * 4=-16$. $D Alalahanin natin ang panuntunan: kapag ang isa sa mga hindi pagkakapantay-pantay ay walang mga solusyon, kung gayon ang buong sistema ay walang mga solusyon.
Sagot: Walang solusyon.
B) Ang unang hindi pagkakapantay-pantay ay may solusyon x>1.
Ang pangalawang hindi pagkakapantay-pantay ay mas malaki sa zero para sa lahat ng x. Pagkatapos ang solusyon ng sistema ay tumutugma sa solusyon ng unang hindi pagkakapantay-pantay.
Sagot: x>1.
Mga problema sa mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay para sa independiyenteng solusyon
Lutasin ang mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay:a) $\begin(cases)4x-5>11\\2x-12 b) $\begin(cases)-3x+1>5\\3x-11 c) $\begin(cases)x^2-25 d) $\begin(cases)x^2-16x+55>0\\x^2-17x+60≥0 \end(cases)$
e) $\begin(cases)x^2+36
Anumang kumbinasyon ng dalawa o higit pa ay tinatawag mga linear na hindi pagkakapantay-pantay naglalaman ng parehong hindi kilalang dami
Narito ang mga halimbawa ng naturang mga sistema:
Ang pagitan ng intersection ng dalawang ray ay ang aming solusyon. Samakatuwid, ang solusyon sa hindi pagkakapantay-pantay na ito ay lahat X matatagpuan sa pagitan ng dalawa at walo.
Sagot: X
Ang paggamit ng ganitong uri ng pagmamapa upang malutas ang isang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay ay tinatawag minsan paraan ng bubong.
Kahulugan: Ang intersection ng dalawang set A At SA ay tinatawag na ikatlong set na kinabibilangan ng lahat ng elementong kasama sa A at sa SA. Ito ang kahulugan ng intersection ng mga set ng arbitrary na kalikasan. Isinasaalang-alang namin ngayon ang mga numerical set nang detalyado, samakatuwid, kapag naghahanap ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay, ang mga naturang set ay ray - codirectional, counterdirectional, at iba pa.
Alamin natin sa tunay mga halimbawa paghahanap mga linear na sistema hindi pagkakapantay-pantay, kung paano matukoy ang mga intersection ng mga hanay ng mga solusyon sa mga indibidwal na hindi pagkakapantay-pantay na kasama sa system.
Magkalkula tayo sistema ng hindi pagkakapantay-pantay:
Maglagay tayo ng dalawang force lines sa ibaba ng isa. Sa itaas ay ilalagay namin ang mga halagang iyon X, na nagbibigay-kasiyahan sa unang hindi pagkakapantay-pantay x>7 , at sa ibaba - na nagsisilbing solusyon sa pangalawang hindi pagkakapantay-pantay x>10 Ihambing natin ang mga resulta ng mga linya ng numero at alamin na ang parehong hindi pagkakapantay-pantay ay masisiyahan kapag x>10.
Sagot: (10;+∞).
Ginagawa namin ito sa pamamagitan ng pagkakatulad sa unang sample. Sa isang naibigay na axis ng numero ay inilalagay namin ang lahat ng mga halagang iyon X kung saan umiiral ang una sistema ng hindi pagkakapantay-pantay, at sa pangalawang numerical axis, na matatagpuan sa ilalim ng una, lahat ng value na iyon X, kung saan nasiyahan ang pangalawang hindi pagkakapantay-pantay ng sistema. Ihambing natin ang dalawang resultang ito at matukoy na ang parehong hindi pagkakapantay-pantay ay sabay na masisiyahan para sa lahat ng mga halaga X na matatagpuan sa pagitan ng 7 at 10, na isinasaalang-alang ang mga palatandaan, nakakakuha kami ng 7<x≤10
Sagot: (7; 10].
Ang mga sumusunod na problema ay nalulutas sa katulad na paraan. mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay.
Paraan ng graphic.. 3
Simplex na paraan.. 6
Artipisyal na pamamaraang batayan... 8
Ang prinsipyo ng duality.. 10
Listahan ng mga ginamit na literatura... 12
Panimula
Ang ilang mga katangian ng mga sistema ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay ay isinasaalang-alang noong unang kalahati ng ika-19 na siglo na may kaugnayan sa ilang mga problema ng analytical mechanics. Ang sistematikong pag-aaral ng mga sistema ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay ay nagsimula sa pinakadulo ng ika-19 na siglo, ngunit naging posible na pag-usapan ang tungkol sa teorya ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay lamang sa huling bahagi ng twenties ng ika-20 siglo, kapag ang isang sapat na bilang ng mga resulta na nauugnay sa kanila ay nagkaroon ng naipon na.
Ngayon ang teorya ng mga may hangganan na sistema ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay ay maaaring ituring bilang isang sangay ng linear algebra, na lumago mula dito na may karagdagang pangangailangan ng pag-order ng larangan ng mga coefficient.
Ang mga linear na hindi pagkakapantay-pantay ay lalong mahalaga para sa mga ekonomista, dahil ito ay sa tulong ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay na ang isang tao ay maaaring magmodelo ng mga proseso ng produksyon at mahanap ang pinaka-pinakinabangang mga plano para sa produksyon, transportasyon, paglalaan ng mga mapagkukunan, atbp.
Ang papel na ito ay magbabalangkas ng mga pangunahing pamamaraan para sa paglutas ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay na inilalapat sa mga partikular na problema.
Paraan ng graphic
Ang graphical na paraan ay binubuo sa pagbuo ng isang set ng mga tinatanggap na solusyon sa PLP, at paghahanap sa set na ito ng punto na tumutugma sa max/min na layunin ng function.
Dahil sa limitadong mga posibilidad ng visual na graphical na representasyon, ang pamamaraang ito ay ginagamit lamang para sa mga sistema ng mga linear na hindi pagkakapantay-pantay na may dalawang hindi alam at mga sistema na maaaring mabawasan sa form na ito.
Upang malinaw na maipakita ang graphical na pamamaraan, lutasin natin ang sumusunod na problema:
- Sa unang yugto, kinakailangan upang bumuo ng isang rehiyon ng mga magagawang solusyon. Para sa halimbawang ito, pinaka-maginhawang piliin ang X2 bilang abscissa, at X1 bilang ordinate, at isulat ang mga hindi pagkakapantay-pantay sa sumusunod na anyo:
![](https://i0.wp.com/mirznanii.com/images/76/52/7185276.gif)
Upang mahanap ang mga boundary point, malulutas namin ang mga equation (1)=(2), (1)=(3) at (2)=(3).
![](https://i2.wp.com/mirznanii.com/images/79/52/7185279.jpeg)
Tulad ng makikita mula sa ilustrasyon, ang polyhedron ABCDE ay bumubuo ng isang rehiyon ng mga magagawang solusyon.
Kung ang rehiyon ng mga posibleng solusyon ay hindi sarado, ang alinman sa max(f)=+ ∞ o min(f)= -∞.
- Ngayon ay maaari tayong magpatuloy sa direktang paghahanap ng maximum ng function f.
Sa pamamagitan ng halili na pagpapalit ng mga coordinate ng vertices ng polyhedron sa function f at paghahambing ng mga halaga, nakita namin na
f(C)=f(4;1)=19 – maximum ng function.
Ang diskarte na ito ay lubos na kapaki-pakinabang sa isang maliit na bilang ng mga vertices. Ngunit ang pamamaraang ito ay maaaring tumagal ng mahabang panahon kung mayroong masyadong maraming mga vertices.
Sa kasong ito, mas maginhawang isaalang-alang ang isang antas na linya ng anyong f=a. Sa isang monotonikong pagtaas sa bilang a mula -∞ hanggang +∞, ang mga tuwid na linya f=a ay lumilipat kasama ang normal na vector. Kung, sa gayong paggalaw ng linya ng antas, mayroong isang tiyak na punto X - ang unang karaniwang punto ng rehiyon ng mga magagawang solusyon (polyhedron ABCDE) at ang linya ng antas, kung gayon ang f(X) ay ang minimum na f sa set ABCDE. Kung ang X ay ang huling punto ng intersection ng linya ng antas at ang hanay ng ABCDE, kung gayon ang f(X) ay ang pinakamataas sa hanay ng mga magagawang solusyon. Kung, bilang a→-∞, ang tuwid na linya na f=a ay nag-intersect sa hanay ng mga magagawang solusyon, min(f)= -∞. Kung nangyari ito bilang a→+∞, kung gayon
![](https://i1.wp.com/mirznanii.com/images/80/52/7185280.jpeg)
Sa aming halimbawa, ang tuwid na linya f=a ay nag-intersect sa lugar na ABCDE sa punto C(4;1). Dahil ito ang huling intersection point, max(f)=f(C)=f(4;1)=19.
Simplex na pamamaraan
Ang mga problema sa real linear programming ay naglalaman ng napakalaking bilang ng mga hadlang at hindi alam at ginagawa sa isang computer. Ang simplex na paraan ay ang pinaka-pangkalahatang algorithm na ginagamit upang malutas ang mga naturang problema. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng mga espesyal na pagbabagong simplex, ang ZLP, na nabawasan sa isang espesyal na anyo, ay nalutas. Upang maipakita ang pagkilos ng simplex na paraan, lutasin natin ang sumusunod na problema sa mga kasamang komento:
![](https://i0.wp.com/mirznanii.com/images/81/52/7185281.gif)
- Upang simulan ang paglutas ng problema sa pamamagitan ng simplex na paraan, kailangan mong dalhin ang problema sa isang espesyal na form at punan ang simplex table.
Ang System (4) ay isang natural na limitasyon at hindi nababagay sa talahanayan. Ang mga equation (1), (2), (3) ay bumubuo sa rehiyon ng mga posibleng solusyon. Ang pagpapahayag (5) ay ang layuning tungkulin. Ang mga libreng tuntunin sa sistema ng mga paghihigpit at ang rehiyon ng mga tinatanggap na solusyon ay dapat na hindi negatibo.
Sa halimbawang ito, ang X3, X4, X5 ay ang mga pangunahing hindi alam. Dapat silang ipahayag sa mga tuntunin ng mga libreng hindi alam at palitan sa layunin ng function.
![](https://i2.wp.com/mirznanii.com/images/82/52/7185282.gif)
Ngayon ay maaari mong simulan ang pagpuno sa simplex table:
B. | X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | C |
X3 | 0 | -1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
X4 | 0 | 1 | -1 | 0 | 1 | 1 |
X5 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 2 |
f | 0 | -6 | 7 | 0 | 0 | 3 |
Ang unang hanay ng talahanayang ito ay nagpapahiwatig ng mga pangunahing hindi alam, ang huli - ang mga halaga ng mga libreng hindi alam, at ang iba pa - ang mga koepisyent ng mga hindi alam.
- Upang mahanap ang maximum ng function f, gamit ang mga pagbabagong Gaussian, kailangan mong tiyakin na ang lahat ng mga coefficient para sa mga hindi alam sa huling hilera ay hindi negatibo (upang mahanap ang minimum, siguraduhin na ang lahat ng mga coefficient ay mas mababa sa o katumbas sa zero).
B | X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | C |
X3 | -1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
X4 | 1 | -1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
X5 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 2 |
f | -6 | 7 | 0 | 0 | 0 | 3 |
Upang gawin ito, piliin ang column na may negatibong coefficient sa huling row (column 3) at buuin ang free term/coefficient na relasyon (1/1; 2/1) para sa mga positibong elemento ng column na ito. Mula sa mga ratio na ito, piliin ang pinakamaliit at markahan ang kaukulang linya.
Pinili namin ang elemento sa cell (3;3). Ngayon, gamit ang pamamaraang Gaussian, ni-reset namin ang iba pang mga coefficient sa column na ito, humahantong ito sa pagbabago sa batayan at isang hakbang kami na mas malapit sa pinakamainam na solusyon.
B | X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | C |
X3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 2 |
X1 | 1 | -1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
X5 | 0 | 2 | 0 | -1 | 1 | 1 |
f | 0 | 1 | 0 | 6 | 0 | 9 |
Tulad ng makikita mula sa talahanayan, ngayon ang lahat ng mga coefficient sa huling hilera ay mas malaki sa o katumbas ng zero. Nangangahulugan ito na natagpuan namin ang pinakamainam na halaga. Ang mga libreng hindi alam ay katumbas ng zero, ang halaga ng mga pangunahing hindi alam at ang maximum ng function f ay tumutugma sa mga halaga ng mga libreng hindi alam.
![](https://i0.wp.com/mirznanii.com/images/85/52/7185285.gif)
Sistema ng hindi pagkakapantay-pantay Nakaugalian na tumawag sa anumang hanay ng dalawa o higit pang hindi pagkakapantay-pantay na naglalaman ng hindi kilalang dami.
Ang pagbabalangkas na ito ay malinaw na inilalarawan, halimbawa, ng mga sumusunod mga sistema ng hindi pagkakapantay-pantay:
Lutasin ang sistema ng hindi pagkakapantay-pantay - nangangahulugang hanapin ang lahat ng mga halaga ng isang hindi kilalang variable kung saan ang bawat hindi pagkakapantay-pantay ng sistema ay natanto, o upang bigyang-katwiran na hindi umiiral .
Nangangahulugan ito na para sa bawat indibidwal hindi pagkakapantay-pantay ng sistema Kinakalkula namin ang hindi kilalang variable. Susunod, mula sa mga resultang halaga, pinipili lamang ang mga totoo para sa una at pangalawang hindi pagkakapantay-pantay. Samakatuwid, kapag pinapalitan ang napiling halaga, ang parehong mga hindi pagkakapantay-pantay ng system ay nagiging tama.
Tingnan natin ang solusyon sa ilang hindi pagkakapantay-pantay:
Maglagay tayo ng isang pares ng mga linya ng numero sa ibaba ng isa; ilagay ang halaga sa itaas x, kung saan ang unang hindi pagkakapantay-pantay tungkol sa ( x> 1) maging totoo, at sa ibaba - ang halaga X, na siyang solusyon sa pangalawang hindi pagkakapantay-pantay ( X> 4).
Sa pamamagitan ng paghahambing ng data sa mga linya ng numero, tandaan na ang solusyon para sa pareho hindi pagkakapantay-pantay kalooban X> 4. Sagot, X> 4.
Halimbawa 2.
Kinakalkula ang una hindi pagkakapantay-pantay nakukuha namin -3 X< -6, или x> 2, segundo - X> -8, o X < 8. Затем делаем по аналогии с предыдущим примером. На верхнюю числовую прямую наносим все те значения X, kung saan ang una ay natanto sistema ng hindi pagkakapantay-pantay, at sa mas mababang linya ng numero, lahat ng mga halagang iyon X, kung saan ang pangalawang hindi pagkakapantay-pantay ng sistema ay natanto.
Ang paghahambing ng data, nakita namin na pareho hindi pagkakapantay-pantay ipapatupad para sa lahat ng halaga X, inilagay mula 2 hanggang 8. Set ng mga halaga X magpakilala dobleng hindi pagkakapantay-pantay 2 < X< 8.
Halimbawa 3. Hahanapin natin