算法案例(秦九韶算法).ppt

1、1.3算法案例(二),案例2 秦九韶算法,一、三维目标 （a）知识与技能 了解秦九韶算法的计算过程，并理解利用秦九韶算法可以减少计算次数提高计算效率的实质。 （b）过程与方法 模仿秦九韶计算方法，体会古人计算构思的巧妙. （c）情感态度与价值观 通过对秦九韶算法的学习，了解中国古代数学家对数学的贡献，充分认识到我国文化历史的悠久。 二、教学重难点 重点：1.秦九韶算法的特点; 难点: 2.秦九韶算法的先进性理解 .,教学设计,问题1设计求多项式f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7当x=5时的值的算法,并写出程序.,点评:上述算法一共做了15次乘法运算,5次加法运算.优点是简单,易

2、懂;缺点是在计算x的幂值时重复计算，运算效率不高.,的值，这样计算上述多项式的值,一共需要9次乘法运算,5次加法运算.,问题2有没有更高效的算法?,分析:计算x的幂时,可以利用前面的计算结果,以减少计算量,即先计算x2,然后依次计算,第二种做法与第一种做法相比,乘法的运算次数减少了,因而能提高运算效率.而且对于计算机来说,做一次乘法所需的运算时间比做一次加法要长得多,因此第二种做法能更快地得到结果.,问题3能否探索更好的算法,来解决任意多项式的求值问题?请欣赏下面的解法：,f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7 =(2x4-5x3-4x2+3x-6)x+7 =(2x3-5x2-4x

3、+3)x-6)x+7 =(2x2-5x-4)x+3)x-6)x+7 =(2x-5)x-4)x+3)x-6)x+7,v0=2 v1=v0 x-5=25-5=5 v2=v1x-4=55-4=21 v3=v2x+3=215+3=108 v4=v3x-6=1085-6=534 v5=v4x+7=5345+7=2677,所以,当x=5时,多项式的值是2677.,这种求多项式值的方法就叫秦九韶算法.,秦九韶（1208年1261年）南 宋官员、数学家，与李冶、杨辉、 朱世杰并称宋元数学四大家。主要成就:1247年完成了数学名著数学九章，其中的大衍求一术、三斜求积术和秦九韶算法是具有世界意义的重要贡献。秦九韶

4、算法就是中国古代数学的一枝奇葩。直到今天，这种算法仍是多项式求值比较先进的算法 。 美国著名科学史家萨顿说过，秦九韶是“他那个民族，他那个时代，并且确实也是所有时代最伟大的数学家之一”。,例1:用秦九韶算法求多项式 f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7当x=5时的值.,解：首先将原多项式改写成如下形式 : f(x)=(2x-5)x-4)x+3)x-6)x+7,v0=2 v1=v0 x-5=25-5=5 v2=v1x-4=55-4=21 v3=v2x+3=215+3=108 v4=v3x-6=1085-6=534 v5=v4x+7=5345+7=2677,所以,当x=5时,多项式的

5、值是2677.,然后由内向外逐层计算一次多项式的值,即,所以，当x=2时，多项式的值是31.在上述运算中， 总共用了6次乘法，6次加法,所以，当x=2时，多项式的值为31.求多项式的值转化为了求六个一次 多项式的值。,解：,当x=2时的值时多项式的值。,挑战1：计算,挑战2：用秦九韶算法求多项式f(x)8x75x63x42x1当x2时的值. 【解析】f(x)8x75x63x42x1 (8x5)x0)x3)x0)x0)x2)x1. 当x2时,有 v08,v182521,v2212042,v3422387,v48720174,v517420348,v634822698,v7698211397, 当

6、x2时,多项式的值为1397.,注意:n次多项式有n+1项,因此缺少哪一项应将其系数补0.,v1=anx+an-1,v2=v1x+an-2,v3=v2x+an-3, ,vn=vn-1x+a0.,观察上述秦九韶算法中的n个一次式,可见vk的计算要用到vk-1的值.,若令v0=an,得,这是一个在秦九韶算法中反复执行的步骤,因此可用循环结构来实现.,点评:秦九韶算法是求一元多项式的值的一种方法. 它的特点是:把求一个n次多项式的值转化为求n个一次多项式的值,通过这种转化,把运算的次数由1+2+3+4+5+.+n次乘法运算和n次加法运算,减少为n次乘法运算和n次加法运算,大大提高了运算效率.,知识探

7、究(二):秦九韶算法的程序设计,思考1:用秦九韶算法求多项式的值，可以用什么逻辑结构来构造算法？其算法步骤如何设计？,第一步，输入多项式的次数n，最高次 项的系数an和x的值.,第二步，令v=an，i=n-1.,第三步，输入i次项的系数ai.,第四步，v=vx+ai，i=i-1.,第五步，判断i0是否成立.若是，则返回第 二步；否则，输出多项式的值v.,思考2:该算法的程序框图如何表示？,思考3:该程序框图对应的程序如何表述？,INPUT “n=”；n,INPUT “an=”；a,INPUT “x=”；x,v=an,i=n-1,WHILE i=0,INPUT “ai=”；b,v=v*x+b,i=i-1,WEND,PRINT y,END,当堂检测 ：利用秦九韶算法计算,当 x3 时，求多项式 f(x)x5x3x2x1 的,值.,解：根据秦九韶算法，把多项式改写成如下形式：,f(x)x50 x4x3x2x1 (x0)x1)x1)x1)x1.,按照从内到外的顺序，依次计算一次多项式当 x3 时的,值：v01，,v11303， v233110， v3103131， v4313194， v59431283.,