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KBAT · 线性规划

KBAT:线性规划建模

线性规划的建模 KBAT 题交给你一个真实情境,要求你把它搭起来:定义变量、把每一句话转成不等式,再找出使利润最大的组合。代数是中五内容;高层次的挑战在于这个翻译,以及知道最佳答案落在可行域的顶点上。

为什么这是 KBAT 题

常规的线性规划题已经把不等式和要画阴影的区域给了你。建模 KBAT 题只给你故事,「最多十二张卡」「一种至少和另一种一样多」「一个要最大化的利润」,要你自己把整个模型搭起来。

这就是高层次思维,Kemahiran Berfikir Aras Tinggi:画图和顶点检验你都熟悉,但你必须自己判定变量是什么,把每一句话翻译成方向正确、带对 \ge\le 的不等式,并写出目标函数。没有人标出哪条线是哪条。

在 Add Math 里,这奖励的是能把文字转成正确方程组、再从可行域读出真实答案的学生,而不只是会给别人递来的图画阴影的学生。

一道例题,试卷二风格

这是一道按 SPM 试卷二风格编写的原创题。请先自己做,再看解答。

Q1[10 marks]

某学校手工社每周制作两种卡:xx 张贺卡和 yy 张礼品卡。社团在三个条件下运作:每周最多制作 1212 张卡;制作的贺卡至少和礼品卡一样多;且至少制作 33 张礼品卡。

每张贺卡获利 RM2,每张礼品卡获利 RM5。(a) 写出除 x0x\ge 0y0y\ge 0 之外、能刻画这些条件的三个不等式。

(b) 求社团应各制作多少张卡以使每周利润最大,并写出该利润。

Show worked solution

理解。 我们要决定两个数,贺卡 xx 和礼品卡 yy,在三个限制之下,使利润 P=2x+5yP=2x+5y 尽可能大。

这是线性规划问题,所以最大利润在满足每个不等式的可行域的顶点处取得。

计划。 把每一句话翻译成一个不等式,列出两条边界线相交的顶点,在每个顶点处检验 P=2x+5yP=2x+5y

最大值就是答案。

执行并检验。 (a) '最多 1212 张卡「给出对总数的限制;」贺卡至少和礼品卡一样多「比较两者;」至少 33 张礼品卡'给出 yy 的下限:

x+y12,xy,y3x+y\le 12, \qquad x\ge y, \qquad y\ge 3

(b) 目标是利润 P=2x+5yP=2x+5y。可行域的顶点是边界线的交点。

成对求解:

x=y 且 y=3(3,3);y=3 且 x+y=12(9,3)x=y \text{ 且 } y=3 \Rightarrow (3,3); \quad y=3 \text{ 且 } x+y=12 \Rightarrow (9,3)
x=y 且 x+y=122x=12(6,6)x=y \text{ 且 } x+y=12 \Rightarrow 2x=12 \Rightarrow (6,6)

现在在每个顶点处检验利润:

顶点 (x,y)(x,y)利润 P=2x+5yP=2x+5y(RM)
(3,3)(3,3)2(3)+5(3)=212(3)+5(3)=21
(9,3)(9,3)2(9)+5(3)=332(9)+5(3)=33
(6,6)(6,6)2(6)+5(6)=422(6)+5(6)=42

最大利润为 RM42,在 (6,6)(6,6) 处。所以社团每周应制作 6 张贺卡和 6 张礼品卡

检验。(6,6)(6,6) 满足每个条件:6+6=12126+6=12\le 12666\ge 6636\ge 3

礼品卡比贺卡获利多,所以社团想要尽量多的礼品卡,但规则 xyx\ge y 使它无法超过相等的数量,而 x+y12x+y\le 12 又限制了总数。在总数上限处取相等的数量,正是允许范围内的最佳组合,这与表格一致。

如何找到合理的第一步

当一道建模题看起来像一堵文字墙时,第一步是用一行字定义两个变量,并带上单位,'设 xx 为每周贺卡的张数,yy 为礼品卡的张数'。其余一切都挂在这两个字母上。

然后一句一句地读题,把每句转成一个不等式,注意方向:「最多」「不超过」给 \le;「至少」「最少」给 \ge;'AA 至少和 BB 一样多'变成 ABA\ge B。把讲利润或成本的那句先放一边,那是目标函数,不是约束。

方程组一旦写好,画图和顶点检验都是例行公事,所以把细心放在翻译上。

阅卷老师看重什么

评分是分步给分的,所以步骤分一行一行地给。对于线性规划建模题,阅卷老师会找:

  • 清楚定义两个变量并带上单位,'设 xx 为贺卡的张数'。
  • 每个条件写成方向正确的不等式,如 x+y12x+y\le 12xyx\ge y
  • 目标函数单独写出,例如 P=2x+5yP=2x+5y
  • 正确画出并给可行域上阴影,边界线有标注。
  • 顶点通过成对求解直线得到,而不是近似读出。
  • 在每个顶点处检验目标(或滑动目标线),然后结合情境写出最优解及其数值。

老师如何帮助你

建模题的分数在翻译这一步上得失,所以这正是我们的老师操练最多的。在一对一课堂上,我们把题目一句一句拆开,一起判定哪句是约束、哪句是目标,并钉住每个 \ge\le 的方向。

我们反复练那句最容易绊倒学生的话,'AA 至少和 BB 一样多',直到 ABA\ge B 成为本能。spmaddmath.com.my 的老师经验丰富,课程在线进行,以英语授课。

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常见问题

怎么把'A 至少和 B 一样多'转成不等式?

把它读成一个比较:AA 的数量大于或等于 BB 的数量,所以 ABA\ge B。一个好用的检验是举例,如果你可以有 66AA66BB,却不能有 33AA66BB,那么边界是 A=BA=B,且 AA 在较大的一侧,这就确认了 ABA\ge B

我一定要检验顶点吗?

对于多边形上的线性目标,最大值和最小值总在某个顶点处取得(也可能沿着一整条边)。逐个检验顶点是可靠的方法。

或者你可以把目标线滑过可行域,直到它最后触到某个顶点,两种都被接受,用你更有把握的那种。

为什么要先带单位定义变量?

因为每个不等式和目标函数都要回指它们。写'设 xx 为每周贺卡的张数'就固定了 xx 的含义,避免你把两种产品弄混,并赢得第一个步骤分。

变量不定义,即使代数正确也会丢分。

这类题在 Add Math 试卷二里怎么评分?

试卷二为 2 小时 30 分钟100 分,评分是分步给分,步骤分一行一行地给。定义变量、写出每个不等式、给区域画阴影、求出顶点、结合情境写出最优解,各自都能得分,所以每一步都要写出来,而不是只给最后的数字。

来源:SRC-DSKP-ENSRC-FORMAT

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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