高三数学总复习指导(理科)专题九算法

1、今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室专题九算法算法是高中数学课程中的新增内容，是中国数学课程内容的一个新特色“算法”过程是指机械式地按照某种确定的步骤行事，通过一系列小的简单计算操作完成复杂计算的过程算法的学习内容大致可分为三个步骤：用自然语言描述算法；精确刻画算法(程序框图 )；计算机实现执行算法 (程序语言的描述过程 )算法思想贯穿高中数学课程的相关部分【知识要点】1算法：算法可以理解为由基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤，或者看成按照要求设计好的有限的确切的计算序列，并且这样的步骤或序列能够解决一类问题现代意义上的“算法”通常是指可以用计算机来解决的某一类问题的程序或步骤

2、2程序框图程序框图：用一些通用的符号构成一张图来表示算法，这种图称为程序框图(程序框图又称流程图，是一种用程序框、流程线及文字说明来表示算法的图形)用框图表示算法步骤的一些常用的图形符号：程序框名称功能终端框 (起止框 )表示一个算法的起始和结束输入、输出框表示一个算法输入和输出的信息处理框 (执行框 )赋值、计算判断框判断某一条件是否成立， 成立时在出口处标明“是 ”，不成立时标明 “否 ”流程线 (指向线 )指引流程图的方向连接点连接另一页或另一部分的框图程序框图的三种基本逻辑结构：顺序结构：描述的是最简单的算法结构，语句与语句之间、框与框之间按从上到下的顺序进行 (如图 91)图 91条

3、件分支结构：依据指定条件选择执行不同指令的控制结构(如图 9 2)今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室图 92循环结构：根据指定条件决定是否重复执行一条或多条指令的控制结构(如图 9 3)图 933几种基本算法语句任何一个程序设计语言中，都包含五种基本的算法语句，即输入语句、输出语句、赋值语句、条件语句、循环语句输入语句和输出语句分别用来实现算法的输入信息、输出结果的功能；赋值语句是用来表明赋给某一个变量一个具体的确定值的语句；条件语句是处理条件分支逻辑结构的算法语句；循环语句是用来处理算法中的循环结构的语句4中国古代算法案例：更相减损之术、辗转相除法：求两个正数的最大公因数的方法辗转相除

4、法算法步骤：第一步：用两数中较大数除以较小数，求商和余数第二步：用除数除以余数第三步：重复第二步，直到余数为 0第四步，得出两数的最大公约数，即余数 0 之前的余数更相减损术算法步骤：第一步：用较大数减去较小数，得到差第二步：比较减数与差的大小，再用较大数减去较小数第三步：重复第二步，直到差与减数相等为止第四步：相等数即为最大公约数割圆术：用正多边形的面积逐渐逼近圆面积的算法求圆周率秦九韶算法：求一元多项式的值的一种方法，递推关系为v0an(kn1,2, , )vkvk 1 xan k【复习要求】1了解算法的含义，了解算法的思想2理解程序框图的三种基本逻辑结构：顺序结构、条件分支结构、循环结构

5、3理解几种基本算法语句输入语句、输出语句、 赋值语句、 条件语句、 循环语句的含义【例题分析】例 1如图 (图框图回答问题：9 4)所示，将一系列指令用框图的形式表示，箭头指向下一步的操作请按照今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室图 94(1) 个框 表示了怎 的算法?(2) 出的数是多少?【分析】 由框 中的文字及 形符号表示的操作内容可知：此算法是“求此可以算出 出的数解： (1) 此框 表示的算法 ：求1 2 3 50 的和；1 到50 的和”，由(2)易知所求和 1275【 析】程序框 主要包括三部分：表示相 操作的框， 箭 的流程 和框外必要的 明读框 要从 三个方面研究，流程

6、反映了命令 行的先后 序，主要看箭 方向，框及内外的文字 明表明了操作内容常用 种方式考察 算法的理解和 用例 2(1) 如 9 5 所示的是一个算法的程序框 ，已知a1 3， 出的 果 7， a2 的 为 _图 95(2)如 9 6 所示的是某个函数求 的程序框 ， 足 程序的函数解析式 _今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室图 96(3)如 9 7 所示的是求某个数列和的程序框 ，此程序 出的 果 _图 97【分析】 三个小 的重点在于 懂框 (1)只含有 序 构，(2) 含有条件分支 构，表明函数的定 域 r，当 x0 ，遵从解析式f(x) 3x 1，否 (即当 x 0 时) ，遵从

7、解析式f(x) 2 5x； (3)中有两个循 量s、 i ，s 是累加 量， i 是 数 量；另外 要判断i 的奇偶性，以此决定是加 是减解： (1) a2113x1(x0)； (2) f ( x)5x( x；20)(3)s 12 22 3242 992 1002 5050【 析】 题 (1)，只含有 序 构，所表示的算法比 ，只需按照框 箭 方向依次 出即可 (2) 含有条件分支 构， 是一个与分段函数有关的算法，框 中含有判断框 包含有判断框的框 ，要特 重 判断框内的条件和框外的文字 明， 的下一步操作会依条件不同而改 (3)含有循 构，当解决一些有 律的科学 算 ，尤其是累加和累乘 ，

8、往往今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室可以利用循环结构来实现算法循环结构有两种，读包含有循环结构的框图时，除关注判断框内外的说明外，一般要从开始依顺序做几次循环，观察变量的变化规律来帮助读懂算法的含义例 3 (1) 已知平面上的一点 p0(x0， y0)和直线 l ： ax byc 0，求点 p0 到直线 l 的距离 d，并画出程序框图(2)用条件分支结构写“已知三个数a、 b、 c，找出其中最大数”的算法及框图111(选做 )(3)写出求 13的和的算法，画出程序框图，并写出相应程序2n(1)【分析】 正确分析“算理” ，才能选择恰当的算法结构，有条理的表达算法在已知点到直线距离公式的

9、前提下，适合用顺序结构表示；(2) 涉及比大小，必须用到条件分支结构；(3) 中分母有规律的递增，可以引入累加变量s 和计数变量 i ，且 s s1/i 是反复进行的，可以用循环结构表示解： (1) 算法及框图为：s1输入 x0， y0； a， b，c；s2计算 m a2b2；s3计算 nax0 by0 c；s4计算 d| n |；ms5输出 d；(2)算法及框图为：s1输入 a，b， c；s2令 x a；s3若 b x，则令 x b；否则，执行s4；s4若 c x，则令 x c；否则，执行s5；s5输出 x；(3)算法及框图为：今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室s1输入 i 1， s

10、0；s2当 i n 时， s s 1 ,ii i 1；否则执行s3；s3输出 s；程序如下；s 0for i 1:1:ns s 1/ii i 1endprint( io(2)， s)【评析】 书写算法时，一步一步的程序化步骤，即“算则”固然重要，但这些步骤的依据，即“算理”有着更基本的作用， “算理，是“算则”的基础， “算则”是“算理”的表现这三道小题由于算理不同，所蕴含的算法结构也不同通过实例，模仿、操作、探索，经历通过设计程序框图表达解决问题的过程，可以更好的理解几种基本算法语句输入语句、输出语句、赋值语句、条件语句、循环语句，体会和理解算法的含义，了解算法语言的基本构成本例中涉及的“利

11、用公式求点到直线的距离” 、“实数排序求最值问题” 、“求数列的和或积的问题” ，还包括“二分法求函数零点” 、“质数的判定” ，“求 的近似值”等等，都是算法的典型案例，学习时要给予充分的重视一般算法的表示方法并不唯一不同的算法语言的书写形式是有差别的本书所采用的是scilab 语言，学习时要了解赋值语句、输入输出语句、if 语句、 while 和 for 语句的基本含义及表达方式，能够读懂语句表示的算法过程例 4(1) 用辗转相除法计算56 和 264 的最大公约数时，需要做的除法次数是_(2)用更相减损术求56 和 98 的最大公约数时，操作如下： (98，56)(56 ，42)(42

12、，14)(28 ，14)(14 ，14)，由此可知两数的最大公约数为_6532(3)用秦九韶算法求得多项式f(x) x 2x 3x 4x 6x5 当 x 2 时函数值为 _264456405614016解： (1)所以最大公约数为8，需做的除法次数是4；40 2 16 816 2 8 0(2) 最大公约数为 14；(3)33 【评析】 书上所涉及的古代基本算法案例包括：更相减损术与辗转相除法、秦九韶算法、割圆术辗转相除法与更相减损术都是求最大公约数的方法，辗转相除法又叫欧几里得方法，计算上以除法为主，更相减损术以减法为主，计算次数上，前者相对较少，特别是两个整数相差较大时区别尤其明显；辗转相除

13、法以余数为0 结束，更相减损术则以减数与差相等结束秦九韶算法今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室的特点是把求 n 次多项式的值转化为求n 个一次多项式的值，运算时只有加法和乘法，而且运算的次数比较少， 求一个 n 次多项式的值最多需要进行n 次加法、 n 次乘法 割圆术是由中国古代数学家刘徽提出的，是当时计算圆周率比较先进的算法，“算理”明确，即用圆内接正多边形和外切正多边形逼近圆周率，重点是确定递推关系例 5 (09 辽宁 )某店一个月的收入和支出总共记录了n 个数据，其中收入记为正数，支出记为负数该店用下边的程序框图计算月总收入s 和月净盈利 v那么在图中空白的判断框和处理框中，应分别

14、填入下列四个选项中的( )a a0， vs tc a 0， v s tb a 0， v s td a 0，v st【分析】 本题要注意三点：ak 有正有负；s 为总收入，是所有正数的和；t 为总支出，是所有非正数的和答案为 c【评析】 本题结合实际背景，强调算法的应用价值，是一种比较新的题型，应引起关注练习 9一、选择题1任何一个算法都必须有的基本结构是()a 顺序结构c循环结构b 条件分支结构d 以上三个都要有2下面给出对程序框图的几种说法：任何一个程序框图都必须有起止框；判断框有一个入口，有不止一个出口；对于一个算法来说，判断框内的条件表达方式是唯一的；其中正确的有 ()a 0 个b 1

15、个c 2 个d 3 个今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室3在算法的逻辑结构中，要求进行逻辑判断并根据结果进行不同处理的是哪种结构()a 顺序结构b 条件分支结构和循环结构c顺序结构和条件分支结构d 顺序结构和循环结构4算法：s1输入 n；s2判断 n 是否是 2；若 n 2，则 n 满足条件，若 n2，则执行 s3；s3依次从 2 到 n 1 检验能否整除n，若都不能整除，则n 满足条件；满足上述算法的n 是 ()a 奇数b 偶数c质数d 合数二、填空题5阅读下面两个程序框图，框图1 输出的结果为 _；框图 2 输出的结果为_框图 1框图 26 (08 广东 ) 阅读图 98 的程序框图

16、，若输入m 4， n 6，则输出a _， i _图 9 8图 9 97阅读图9 9 的程序框图，若输入的n 是 100，则输出的变量s 和 t 的值依次是 _8“ x 3*5”和“ x x 1”是某个程序中的先后相邻两个语句，下列说法中 “ x 3*5 ”是将数值 15 赋给 x，而不是普通运算“ x 3*5 15”；今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室“ x 3*5 ”可以写成“ 3*5 x” 句“ x x1”在 行 ， “”右 x 为 15，“”左 x 为 16；正确的有 _三、解答 9分 用 相除法和更相减 求189 和 81 的最大公 数10用循 句 写求12 3n 1000 的最

17、小自然数n 的算法，画出程序框 ，并写出相 的程序 ( 做 )11 (09 宁夏 ) 了 量两山 mn 的距离， 机沿水平方向在ab 两点 行 量，mn 在同一个 垂平面内 (如 ) 机能 量的数据有俯角和ab 的距离， 你 一个方案，包括：指出需要 量的数据(用字母表示， 并在 中 出 )；用文字和公式写出 算mn 距离的步 今天比昨天好这就是希望高中数学小柯工作室专题九算法参考答案练习 9一、选择题1 a2c3b4 c二、填空题5 27，21612， 37 2550， 25008三、解答题9解：辗转相除法：18981227 ，所以最大公约数为 27812730更相减损术： 189 81108， 108 81 27， 81 27 54， 54 27 27，所以最大公约数为 2710解：s1输入 s 0， i 1；s2s s i ， i i 1；s3