1、11.1 算法的含义学习目标 重点难点1知道算法的含义和特征2体会算法思想,会用自然语言叙述算法.重点:会用自然语言叙述算法难点:了解算法的含义和特征,体会算法的思想.1算法的概念一般而言,对一类问题的机械的、统一的求解方法称为算法预习交流 1算法与数学问题的解法之间有怎样的区别和联系?提示:(1)区别:算法是解决某一类问题所需要的程序和步骤的统称它可以理解为数学中的“通法通解” ;而解法是解决某一个具体问题的过程,是具体的解题过程(2)联系:它们是一般与特殊的关系,也是抽象与具体的关系算法的获取要借助一般意义上具体问题求解的方法,而任何一个具体问题都可利用这类问题的一般算法解决2算法的特征算
2、法是指使用一系列运算规则能在有限步骤内求解某类问题,其中的每条规则必须是明确定义的、可行的算法从初始步骤开始,每一个步骤只能有一个确定的后继步骤,从而组成一个步骤序列,序列的终止表示问题得到解答或指出问题没有解答预习交流 2求解某一类问题的算法一定是唯一的吗?提示:不一定因为一件事情往往不是只有一个解决方案,同样,对于某一类问题,它的算法也可以是多样的如二元一次方程组的解法就有加减消元法和代入消元法两种,因此求解此类问题的算法就不是唯一的预习交流 3(1)下面的结论正确的是_(填写正确结论的序号)一个程序的算法步骤是可逆的;一个算法可以无止境地运算下去;完成一件事情的算法有且只有一种;算法的步
3、骤是有限的提示:由算法的概念及特征知错,正确(2)写出解方程 ax b0( a0)的一个算法的过程如下:第一步 将不含 x 的常数项移到方程右边,并改变常数项的符号;第二步 _.提示:根据解一元一次方程的方法与步骤即可得到答案为方程两边同除以 a.一、算法的含义下列关于算法的说法,正确的有_求解某一类问题的算法是唯一的;算法必须在有限步骤操作之后停止;算法的每一步操作必须是明确的,不能有歧义或模糊;算法执行后一定产生确定的结果思路分析:本题给出了有关算法的四种说法,找出其中正确的说法解答时,要根据算法的概念和特征逐一判断解析:由算法的概念和特征可知正确,但解决某一类问题的算法不一定是唯一的,故
4、错答案:21下列语句中是算法的有_个从济南到巴黎,可以先乘火车到北京,再坐飞机抵达;利用公式 S ah,计算底为 1、高为 2 的三角形的面积;12 x2 x4;12求 M(1,2)与 N(3,5)两点连线所在直线的方程,可先求直线 MN 的斜率,再利用点斜式求得方程答案:3解析:因为算法是为解决某类问题而设计的一系列可操作或可计算的步骤,通过这些步骤能够有效地解决问题,显然四个语句中,都是算法,不是算法2下列对算法的理解不正确的是_算法有一个共同特点就是对一类问题都有效(而不是个别问题)算法要求是一步步执行,每一步都能得到唯一的结果算法一般是机械的,有时要进行大量重复的计算,它的优点是一种通
5、法解决某一个具体问题时,算法不同,结果不同答案:解析:根据算法的概念知正确;中解决某一个具体问题时,算法不同,但结果相同算法的主要特征:(1)有穷性:一个算法的步骤是有限的,它应在有限步操作之后停止,而不能是无限的(2)确定性:算法的每一步应该是明确的,不能模棱两可,即经过一步操作后能得出确定的结果(3)有序性:算法的步与步之间是环环相扣的,即“前一步”是“后一步”的前提,“后一步”是“前一步”的继续(4)不唯一性:对于同一个问题可以有不同的算法二、算法的设计试设计一个算法,求底面边长为 4 ,侧棱长为 5 的正四棱锥的体积2思路分析:由底边长可求底面积,由底面边长及侧棱长可求出正四棱锥的高,
6、再由棱锥的体积公式求得体积也可由高与侧棱长、底面边长的关系及底面积与底面边长的关系,直接得到体积与底面边长及侧棱长的关系,从而直接求解解法一:第一步 取 a=4 , l=5;2第二步 计算 ;R第三步 计算 ;2hl第四步 计算 S=a2;第五步 计算 V= Sh;133第六步 输出运算结果解法二:第一步 取 a=4 , l=5;2第二步 计算 V= a2 ;13第三步 输出运算结果1已知一个学生的语文成绩是 89,数学成绩是 96,外语成绩是 99,求他的总分和平均分的一个算法如下,请补充完整:第一步 取 A89, B96, C99;第二步 计算总分 S_;第三步 计算平均分 M_;第四步
7、输出 S, M.答案: A B C S3解析:总分 S A B C,平均分 M .S32已知点 P0(x0, y0)和直线 l: Ax By C0,求点到直线距离的一个算法有如下几步:输入点的坐标 x0, y0;计算 z1 Ax0 By0 C;计算 z2 A2 B2;输入直线方程的系数 A, B 和常数 C;计算 d ;|z1|z2输出 d 的值其正确的顺序为_答案:解析:利用点到直线的距离公式 d 即可得解|Ax0 By0 C|A2 B23试设计一个算法,求表面积为 16 的球的体积解:第一步 取 S16;第二步 计算 R (S4 R2);S4第三步 计算 V R3;43第四步 输出运算结果
8、(1)设计算法的步骤为:认真分析问题,找出解决此问题的一般数学方法;借助有关的变量或参数对算法加以表述;将解决问题的过程划分为若干步骤;用简练的语言将各个步骤表示出来,即为该具体问题的算法(2)设计算法要做到以下几点:写出的算法必须能解决一类问题,并且能够重复使用;要使算法尽量简单,步骤尽量少;要保证算法正确,且计算机能够执行三、算法的应用给出分段函数 f(x)Error!请设计算法,输入任意非负实数 x0,输出相应的 f(x0)的值思路分析:题中给出了分段函数的解析式,要求设计算法,给出任意非负实数 x0时,求相应的函数值设计算法时,应有输入和输出,并要对输入的 x0的值进行判断4解:第一步
9、 输入 x0;第二步 若 x00,输出“输入的数据有误” ,结束算法;否则执行第三步;第三步 若 x01,则 y2 x0;否则, y x 1;20第四步 输出 y 的值,结束算法1写出求过两点 M(2,1), N(2,3)的直线与坐标轴围成的三角形的面积的一个算法解:第一步 取 x12, y11, x22, y23;第二步 计算 ;y y1y2 y1 x x1x2 x1第三步 在第二步结果中令 x0 得到 y 的值 m,得直线与 y 轴交点(0, m);第四步 在第二步结果中令 y0 得到 x 的值 n,得直线与 x 轴交点( n,0);第五步 计算 S |m|n|;12第六步 输出运算结果
10、S 的值2给出一个判断点 P(x0, y0)是否在直线 y x1 上的一个算法解:第一步 将点 P(x0, y0)的坐标代入 y x1;第二步 若等式成立,则输出“点 P(x0, y0)在直线 y x1 上” ;若等式不成立,则输出“点 P(x0, y0)不在直线 y x1 上” ,结束算法(1)输入自变量的值,设计算法求对应的函数值时,如果是分段函数,那么在设计算法时,要对输入的自变量的值根据已知条件去判断,分类求值(2)算法是解决某一类问题的步骤,要善于从特殊问题的解决方法中总结、归纳出一般问题的解决方法及步骤通过解决具体的实际问题提高分析、解决问题的能力1下列说法正确的个数是_整数的加法
11、运算法则是一个算法;发电子邮件的操作程序是一个算法;从徐州乘火车到南京,从南京坐飞机到海南是一个算法;求所有能被 3 整除的正数,即3,6,9,12,是一个算法答案:3解析:正确由算法的有穷性知不正确2对于算法:第一步 输入 n;第二步 判断 n 是否等于 2,若 n2,则 n 满足条件;若 n2,则执行第三步;第三步 依次从 2 到 n1 检验能不能整除 n,若不能整除 n,则执行第四步;若能整除 n,则执行第五步;第四步 输出 n;第五步 结束满足条件的 n 是_(填序号)质数 奇数 偶数 约数答案:解析:这个算法通过对 2 到 n1 逐个验证,看是否有其他约数,依此来判断其是否为质数3早
12、上从起床到出门需要洗脸刷牙(5 min)、刷水壶(2 min)、烧水(8 min)、泡面(3 min)、吃饭(10 min)、听广播(8 min)这几个步骤下列选项中最好的一种算法是_(填序号)S1 洗脸刷牙、S2 刷水壶、S3 烧水、S4 泡面、S5 吃饭、S6 听广播S1 刷水壶、S2 烧水同时洗脸刷牙、S3 泡面、S4 吃饭、S5 听广播S1 刷水壶、S2 烧水同时洗脸刷牙、S3 泡面、S4 吃饭同时听广播S1 吃饭同时听广播、S2 泡面、S3 烧水同时洗脸刷牙、S4 刷水壶答案:5解析:可按两个原则:一是合理,二是节约时间,不难看出是最合适的4写出求解方程组Error!Error!的一个算法解:用消元法,算法步骤如下:第一步 方程不动,将方程中 x 的系数除以方程中 x 的系数,得到乘数m 2;42第二步 方程减去 m 乘以方程,消去方程中的 x 项,得到Error!第三步 将第二步得到的方程组自下而上回代求解,得到 y1, x2.所以原方程组的解为Error!