13算法案例-三秦九韶算法
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秦九韶算法介绍和实例分析具体而言,秦九韶算法通过构建一个累加器,用来存储每一次迭代计算的结果。
首先,将多项式的最高次项系数存入累加器中。
然后,通过迭代计算,将每一个次高次项的系数与上一次迭代的结果相乘,并加上该项的常数部分。
依次迭代计算,直到将所有的项都计算完毕。
最终,累加器中的值即为多项式的求值结果。
下面以一个实例来说明秦九韶算法的应用。
假设我们要求解如下多项式的值:P(x)=2x^4+3x^3-5x^2+6x-4首先,我们可以将多项式表示为累加的形式:P(x)=(((2x+3)x-5)x+6)x-4然后,我们可以使用秦九韶算法进行计算。
首先,将最高次项系数2存入累加器中。
累加器=2接下来,进行迭代计算。
首先,将累加器乘以x,并加上次高次项的常数部分3,得到结果5x+3累加器=(5x+3)然后,将累加器再次乘以x,并加上次高次项的常数部分-5,得到结果-5x^2+(5x+3)。
累加器=(-5x^2+5x+3)依次类推,进行下一次迭代计算。
最终,得到累加器的值为-4累加器=(-4)因此,多项式P(x)在x=1处的值为-4通过以上实例分析,我们可以看到,秦九韶算法通过使用累加的方式进行计算,大大减少了乘法和加法运算的次数,提高了算法的效率。
在实际应用中,秦九韶算法常用于求解多项式的值,例如在计算机图形学中,可用于求解曲线上的点的坐标。
同时,该算法还可以用于多项式的除法和求导等运算中。
总结起来,秦九韶算法是一种用于求解多项式的高效算法,通过使用累加的方式进行计算,减少了乘法和加法运算的次数。
该算法在实际应用中具有广泛的应用价值,可以提高计算效率,同时也为其他相关运算提供了基础。
1.3算法案例(二)__秦九韶算法一、内容及其解析本节的教学内容是算法案例中的秦九韶算法,它是求一元多项式的值的一种方法.在初中,学生已经学习了多项式的有关知识,那里是把多项式看作代数式.因此在本段内容的教学之前,应当先向学生说明,这里是函数的观点考察多项式,因此,求自变量取某个实数时的函数值问题,即求多项式的值就是一个常规问题.二、教学目标及其解析目标定位知识与技能: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.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.了解数学计算转换为计算机计算的途径,从而探究计算机算法与数学算法的区别,体会计算机对数学学习的辅助作用.情感态度与价值观目标:通过对秦九韶算法的学习,了解中国古代数学对世界数学发展的贡献,充分认识到我国文化历史的悠久.目标解析1 秦九韶算法是我国南宋数学家秦九韶在他的代表作《数书九章》中提出的一种用于计算一元n 次多项式的值的方法.三、问题诊断分析在本节主要存在的问题是学生不能对秦九韶算法的先进性及其程序设计的理解,所以教师要强调当多项式的次数增大时,此种方法的先进性就体现出来了,所以教师要找到规律,让学生体会此种解法的先进性.四、教学支持条件分析的一般模式在本节课的教学中准备使用多媒体辅助教学.五、教学过程设计问题一 什么事了解秦九韶算法?小问题1 怎样求多项式1)(2345+++++=x x x x x x f 当x=5时的值呢?(设计意图:通过具体的例子引入秦九韶算法.)结论:第一种一共用了10次乘法运算,5次加法运算.而第二种一共用了5次乘法运算,5次加法运算.小问题2 用秦九韶算法求n 次多项式0111...)(a x a x a x a x f n n n n ++++=--当0x x =(0x 是任意实数)时的值,需要多少次乘法运算,多少次加法运算?小问题 3 如何用秦九韶算法完成一般多项式1110()n n n n f x a x a x a x a --=++++的求值问题?要求多项式的值,我们可以把它改写成:11101210()(()))n n n n n n n f x a x a x a x a a x a x a x a x a ----=++++=+++++.首先计算最内层括号内一次多项式的值,即11n n v a x a -=+,然后由内向外逐层计算一次多项式的值,即212n v v x a -=+,323n v v x a -=+,,10n n v v x a -=+.例题1 (课本第38页例2)(设计意图:从实例到一般,先总结实例进而引申到一般) 变式巩固 用秦九韶算法求多项式1432)(2367+-+-=x x x x x f 当x=2时的函数值.小问题4 你是怎么理解秦九韶算法的?结论:秦九韶算法将求n 次多项式的值转化为求n 个一次多项式的值.课堂小结(提问方式)秦九韶算法计算多项式的值及程序设计上述的整个过程只需n 次乘法运算和n 次加法运算;观察上述n 个一次式,可发出k v 的计算要用到1k v -的值,若令0n v a =,可得到下列递推公式:01,(1,2,,)n k k n k v a v v x a k n --=⎧⎨=+=⎩. 这是一个反复执行的步骤,因此可用循环结构来实现.【程序框图】:六 目标检测1、利用秦九韶算法求多项式1153723+-+x x x 在23=x 的值时,在运算中下列哪个值用不到( )A 、164B 、3767C 、86652D 、851692、利用秦九韶算法求多项式1352.75.38123)(23456-++-++=x x x x x x x f 在2=x 的值,写出详细步骤.七 配餐作业A 组②秦九韶算法计算多项式f(x)=12+35x-8x 2+79x 3+6x 4+5x 5+3x 6,当x=-4时的值时,υ3的值为( )A .-845B .220C .-57D .34③用秦九韶算法,求当x=2时,f(x)=x 5-5x 4+x 3-1的函数值.B 组1.秦九韶算法与直接计算相比较,下列说法错误的是( )A 、秦九韶算法与直接计算相比较,大大减少了乘法的次数,使计算量减少,并且逻辑结构简单.B 、秦九韶算法减少了做乘法的次数,在计算机上也就加快了计算的速度.C 、秦九韶算法减少了做乘法的次数,在计算机上也就降低了计算的速度.D 、秦九韶算法避免对自变量x 单独做幂的计算,而是与系数一起逐次增长幂次,从而可提高计算的精度.2.用秦九韶算法和直接算法求当0x x =时()654323126016024019264f x x x x x x x =-+-+-+的值,做的乘法次数分别为( )A.6,20B.7,20C.7,21D.6,21C 组求15.033.016.041.083.0)(2345+++++=x x x x x x f 当x=5时的值.八、教学反思1、学生还是不会分析运算次数的问题,应该给学生详细讲解.2、学生在多项式 11101210()(()))n n n n n n n f x a x a x a x a a x a x a x a x a ----=++++=+++++按照秦九韶算法写成标准形式是容易出错,且速度很慢,应教会学生快速的写法及检验方法.3、应多给学生介绍一些有关秦九韶算法的背景知识,这样更能吸引学生的注意力和学习兴趣,另外介绍历史名人的大致成就,扩大学生的文化视野.。
数学13《算法案例---秦九韶算法》测试《算法案例---秦九韶算法》测试1.请简述秦九韶算法的原理和应用领域。
(200字)秦九韶算法是一种用于求解多项式的算法,其原理是利用多项式的迭代运算,通过不断累加、相乘的方式快速计算多项式的值。
在秦九韶算法中,我们可以将多项式表示为P(x) = a0 + a1 * x + a2 * x^2 + ... + an * x^n,其中a0、a1、a2 ... an分别为多项式的系数,n为多项式的最高次数。
秦九韶算法的关键在于利用迭代运算,通过反复累加和相乘的操作,将多项式的求解过程化简为一个简单的数值计算。
具体来说,我们可以将多项式P(x)的求解过程表示为以下形式:P(x) = (...((an * x + an-1) * x + an-2) * x + ...) * x + a0。
秦九韶算法的应用领域十分广泛。
在数学领域,它可以用于高等代数学、微积分和数值分析等方面的多项式计算。
在计算机科学领域,秦九韶算法可以用于实现多项式的编程计算和求解,例如图像处理、信号处理、数据压缩等方面的应用。
2.请说明秦九韶算法的时间复杂度和空间复杂度,并分析其优势和劣势。
(400字)秦九韶算法的时间复杂度为O(n),其中n为多项式的最高次数。
它的空间复杂度为O(1),因为该算法只需要少量的变量对计算过程进行临时存储,并不需要额外的空间。
秦九韶算法的优势在于其计算速度快,尤其适用于对多项式进行大量计算的情况。
通过不断累加和相乘的运算,可以在较短的时间内得到多项式的值。
相比传统的直接计算法,秦九韶算法具有更高的效率。
然而,秦九韶算法也存在一些劣势。
首先,该算法需要事先知道多项式的系数,如果系数未知或需要动态获取,则无法使用该算法。
其次,秦九韶算法对于多项式次数较高的情况,计算过程中可能会有较大的误差累积,从而影响计算结果的准确性。
此外,秦九韶算法只适用于一维的多项式计算,对于多维的多项式计算并不适用。