《苏教版高一数学算法案例》.docVIP

第八课时 算法案例 教学目标： 本节通过算法案例的学习，进一步理解算法的含义，掌握算法设计的常用方法. 教学重点： 如何在伪代码中运用条件语句. 教学难点： 如何在伪代码中运用条件语句. 教学过程： Ⅰ.课题导入 1.中国古代数学中算法的内容是非常丰富的，比如，中国古代数学著作《九章算术》中介绍了下述“约分术”：“可半者半之，不可半者，副置分母、子之数，以少减多，更相减损，求其等也.以等数约之.”给出了求任意两个数的最大公约数的一种算法，被后人称为“更相减损术”.这种方法与欧氏的辗转相除法异曲同工，本质上是相同的. 2.中国是研究不定方程最早的国家，公元初的五家共井问题就是一个不定方程组问题，公元5世纪的《张丘建算经》中的百鸡问题标志着中国对不定方程理论有了系统研究.秦九韶的大衍求一术将不定方程与同余理论联系起来.研究不定方程要解决三个问题：①判断何时有解；②有解时决定解的个数；③求出所有的解. 二分法是用计算机求解多项式方程的一种常用方法.基本思想是：如果取［a，b］的中点x0=（a+b）/2；若f(x0)=0，则x0就是方程的根，若f(a)f(x0)0，则解在（x0，b）上，以x0代替a，否则解在（a，x0）之间，以x0代替b，重复上述步骤，直到|a－b|c，c是一个很小的正数，计算终止，x0就是方程的根. Ⅱ.讲授新课 例1：古今中外，许多人致力于圆周率的研究与计算.为了计算出圆周率的越来越好的近似值，一代代的数学家为这个神秘的数贡献了无数的时间与心血.我国东汉的数学家刘徽利用“割圆术”计算圆的面积及圆周率π.“割圆术”被称为千古绝技，它的原理是用圆内接正多边形的面积去逼近圆的面积，具体计算如下： 在单位圆内作内接正六边形，其面积记为A1，边长记为a1，在此基础上作圆内接正12边形，面积记为A2，边长为a2……一直做下去，记该圆的内接正6×2n－1边形面积为An，边长为an.由于所考虑的是单位圆，计算出的An即为圆周率π的近似值，n越大，An与π越接近. 你能设计这样计算圆周率的一个算法吗？ 我的思路：应首先推导出an，an－1，An，An－1的关系.如图，设PQ为圆内接正6×2n－1边形的一边，即PQ=an－1，OR为与PQ垂直的半径，R为PQ弧的平分点，显然PR=an. a1=1， an=PR== = =（n=2，3，4）， A1=6××1×=， An=6×2n－1××|OR||PT|=3×2n－2an－1（n=2，3，4）. 通过上面两式，从a1＝1开始进行迭代，可逐步计算出an与An.由于所考虑的是单位圆，计算出的An即为圆周率π的近似值，n越大，An与π越接近.算法和流程图如下： Begin Read n 1←a For I from 2 to n A←3×2I－2×a a←Sqrt［2－2×Sqrt［1－a2/4］］； Print I，A，a End for End 流程图： 例2：有一个故事是讲唐代大官杨埙提拔官员的经过.他让两个资格职位相同的候选人解答下面这个问题，谁先答出就提拔谁.“有人在林中散步，无意中听到几个强盗在商量怎样分配抢来的布匹.若每人分6匹，就剩5匹；若每人分7匹，就差8匹.问共有强盗几个？布匹多少？”你能用一个简单算式求出强盗个数和布匹数吗？ 我的思路：这个问题可看作二元一次方程组问题.问题的特点是给出两种分配方案，一种分法分不完，一种分法不够分. 中国古代的《九章算术》一书中搜集了许多这类问题，各题都有完整的解法，后人称这种算法为——“盈不足术”. 这种算法可以概括为两句口诀：有余加不足，大减小来除. 公式：（盈＋不足）÷两次所得之差＝人数， 每人所得数×人数＋盈＝物品总数， 求得强盗有（8＋5）÷（7－6）＝13（人），布匹有6×13＋5＝83（匹）. 伪代码： Read a，b，c，d x←（a+b）/（d－c） y←cx+a print x，y 流程图： 例3：由F0=1，F1=1，Fn=Fn－2+Fn－1所定义的数列｛Fn｝，称为斐波那契数列，试设计一个求数列｛｝的前100项的值的算法，画出流程图并用伪代码表示. 我的思路：数列｛Fn｝有个特点，前两个数都是1，从第3个数开始，每个数都是前两个数的和，例如：3是1和2的和；13是5和8的和等等. 此问题的算法用流程图和伪代码表示：a←1； b←1； n←1； 输出n，； while n100； n←n+1； c←a+b； 输出n，； a←b； b←c； End while 流程图： 例4：输入两个正整数a和b（ab），求它们的最大公约数. 解析：求两个正整数a、b（ab）的最大公约数，可以归结为求一数列： a，b，r1，r2，…，rn－1，rn，rn+1，0 此数列的首项与第二项是a和b，从第三项开始的各项，分别是前两项相除