人教版数学高一学案1.3算法案例(一)
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《算法案例》教案——辗转相除法与更相减损术教材:课标版高中《数学》必修第章第节设计思路与指导思想:与传统教学内容相比,《算法初步》为新增内容。
算法是数学及其应用的重要组成部分,是计算科学的重要基础。
现代社会,信息技术飞速发展,算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用,算法思想成为现代人应具备的一种基本数学素养。
本节课是使学生在已经学习算法的初步知识基础上,探究典型的算法案例,理解其中所包含的算法思想,巩固算法三种表示方法。
通过让学生经历分析算法步骤、画出程序框图、编制程序的基本过程,给学生提供探索与交流的活动时间和思维空间,真正使学生经历问题的提出过程、感受知识的形成与发展过程、暴露问题解决的思维过程、体验成功的喜悦过程,培养学生发现问题、解决问题的能力、养成良好的学习习惯、掌握必备的数学知识,从而达到知识与技能、过程与方法、情感与态度三位一体的统一。
教学方法:通过典型实例,使学生经历算法设计的全过程,在解决具体问题的过程中学习一些基本逻辑结构,学会有条理地思考问题、表达算法,并能将解决问题的过程整理成程序框图。
学法指导:在理解最大公约数的基础上去发现辗转相除法与更相减损术中的数学规律,并能模仿已经学过的程序框图与算法语句设计出辗转相除法与更相减损术的程序框图与算法程序。
教学目标()知识与技能.理解辗转相除法与更相减损术中蕴含的数学原理,并能根据这些原理进行算法分析。
.基本能根据算法语句与程序框图的知识设计完整的程序框图并写出算法程序。
()过程与方法.由具体到抽象、观察探究,理解辗转相除法,体会使用算法解决问题的基本过程,体会算法思想,发展有条理思考和表达的能力,培养逻辑思维能力。
.在辗转相除法与更相减损术求最大公约数的学习过程中对比我们常见的约分求公因式的方法,比较它们在算法上的区别,并从程序的学习中体会数学的严谨,领会数学算法计算机处理的结合方式,初步掌握把数学算法转化成计算机语言的一般步骤。
1.3算法案例(一)周;使用时间17 年月日;使用班级;姓名【学习目标】1.理解辗转相除法与更相减损术中的数学原理,并能根据这些原理进行算法分析;2.了解秦九韶算法及利用它提高计算效率的本质;3.对简单的案例能设计程序框图并写出算法程序.重点:理解辗转相除法与更相减损术中的数学原理,并能根据这些原理进行算法分析难点:对简单的案例能设计程序框图并写出算法程序【检查预习】预习课本,完成导学案“自主学习”部分,准备上课回答.【自主学习】知识点一求两个数的最大公约数的算法思考注意到8 251=6 105×1+2 146,那么8 251与6 105这两个数的公约数和6 105与2 146的公约数有什么关系?一般地,求两个数的最大公约数有2种算法:1.辗转相除法(1)辗转相除法,又叫欧几里得算法,是一种求两个正整数的的古老而有效的算法.(2)辗转相除法的算法步骤第一步,给定第二步,计算第三步,第四步,若r=0,则m,n的最大公约数等于;否则,返回2.更相减损术的运算步骤第一步,任意给定两个正整数,判断它们是否都是若是,用约简;若不是,执行第二步,以的数减去的数,接着把所得的差与的数比较,并以大数减小数,继续这个操作,直到所得的数为止,则这个数(等数)或这个数与约简的数的乘积就是所求的最大公约数.知识点二求n次多项式f(x)=a n x n+a n-1x n-1+…+a1x+a0的值的算法思考衡量一个算法是否优秀的重要参数是速度.把多项式f(x)=x5+x4+x3+x2+x+1变形为f(x)=((((x+1)x+1)x+1)x+1)x+1,然后求当x=5时的值,为什么比常规逐项计算省时?秦九韶算法的一般步骤:把一个n次多项式f(x)=a n x n+a n-1x n-1+…+a1x+a0改写成如下形式:(…((a n x+a n-1)x+a n-2)x+…+a1)x+a0,求多项式的值时,首先计算最一次多项式的值,即v1=,然后由内向外逐层计算一次多项式的值,即v2=,v3=,…v n=,这样,求n次多项式f(x)的值就转化为求的值.【合作探究】类型一辗转相除法的现代实现例1试设计用辗转相除法可以求两个正整数m,n的最大公约数的程序框图和程序.跟踪训练1用辗转相除法求261和319的最大公约数.类型二更相减损术例2试用程序框图和程序表述更相减损术.跟踪训练2用更相减损术求261和319的最大公约数.类型三秦九韶算法的基本思想例3已知一个5次多项式为f(x)=4x5+2x4+3.5x3-2.6x2+1.7x-0.8,用秦九韶算法求这个多项式当x=5时的值.跟踪训练3用秦九韶算法求多项式f(x)=7x7+6x6+5x5+4x4+3x3+2x2+x当x=3时的值.【学生展示】探究点一、二【教师点评】探究点三及【学生展示】出现的问题【当堂检测】1.下列说法中正确的个数为()①辗转相除法也叫欧几里得算法;②辗转相除法的基本步骤是用较大的数除以较小的数;③求最大公约数的方法,除辗转相除法之外,没有其他方法;④编写辗转相除法的程序时,要用到循环语句.A.1B.2C.3D.42.关于利用更相减损术求156和72的最大公约数,下列说法正确的是()A.都是偶数必须约简B.可以约简,也可以不约简C.第一步作差为156-72=84,第二步作差为72-84=-12D.以上皆不正确3.用辗转相除法求210与98的最大公约数需作除法的次数为()A.1B.2C.3D.44.用更相减损术求147和42的最大公约数是()A.6B.7C.21D.425.用秦九韶算法计算多项式f(x)=6x6+5x5+4x4+3x3+2x2+x+7在x=0.4时的值时,需做加法和乘法的次数的和为()A.10B.9C.12D.8【小结作业】小结:作业:限时练。
学习卷科目高一数学设计者:班级学生姓名时间:2013-5-9必修三第一章课题1.3.1 算法案例(一)一、预习与质疑(课前完成)(一)预习内容:预习课本34-37页。
(二)预习目标:1.知道辗转相除法与更相减损术中蕴含的数学原理,并能利用它们求两个正整数的最大公约数;2.能根据原理进行算法分析。
并能根据算法语句与程序框图的知识设计完整的程序框图并写出程序语言(三)预习检测1.辗转相除法是用于求的一种方法。
也叫欧几里德算法,它是由欧几里德在公元前300年左右首先提出的。
辗转相除法求最大公约数,就是对于给定的两个数,用除以,若余数不为零,则将构成新的一队数,继续上面的除法,直到大数被小数除尽,则这时就是原来两个数的最大公约数。
2.更相减损术是我国古代数学专著中介绍的求两数最大公约数方法。
其基本过程是:对于给定的两数,用,接着把所得的与比较,并以大数减去小数,继续这个操作,直到所得的数为止,则这个数就是所求的最大公约数。
3.用辗转相除法求下列各组数的最大公约数。
(1)225;135 (2)98;1964.画出辗转相除法的流程图,并写出其程序。
5. 用更相减损术求两个正数84与72的最大公约数。
6.画出更相减损术的流程图,并写出其程序。
二、落实与整合(课堂完成)三、检测与反馈(课堂完成)(一)检测题7.用更相减损术求294和84的最大公约数时,需要做减法的次数是()A.3B.4C.5D.68. 整数490和910的最大公约数是()A.2B.10C.30D.709.求1734,816,1343的最大公约数。
(二)拓展题10.甲、乙、丙三种溶液分别重147g、343g、133g,先要将它们分别全部装入小瓶中,每个小瓶装入液体的质量相同,问每瓶最多装多少?。
1.3算法案例第三、四课时 秦九韶算法与排序(1)教学目标(a )知识与技能1.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。
2.掌握数据排序的原理能使用直接排序法与冒泡排序法给一组数据排序,进而能设计冒泡排序法的程序框图及程序,理解数学算法与计算机算法的区别,理解计算机对数学的辅助作用。
(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。
能根据排序法中的直接插入排序法与冒泡排序法的步骤,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。
(c )情态与价值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。
通过对排序法的学习,领会数学计算与计算机计算的区别,充分认识信息技术对数学的促进。
(2)教学重难点重点:1.秦九韶算法的特点2.两种排序法的排序步骤及计算机程序设计难点:1.秦九韶算法的先进性理解2.排序法的计算机程序设计(3)学法与教学用具学法:1.探究秦九韶算法对比一般计算方法中计算次数的改变,体会科学的计算。
2.模仿排序法中数字排序的步骤,理解计算机计算的一般步骤,领会数学计算在计算机上实施的要求。
教学用具:电脑,计算器,图形计算器(4)教学设想(一)创设情景,揭示课题我们已经学过了多项式的计算,下面我们计算一下多项式1)(2345+++++=x x x x x x f 当5=x 时的值,并统计所做的计算的种类及计算次数。
根据我们的计算统计可以得出我们共需要10次乘法运算,5次加法运算。
我们把多项式变形为:1)))1(1(1()(2+++++=x x x x x x f 再统计一下计算当5=x 时的值时需要的计算次数,可以得出仅需4次乘法和5次加法运算即可得出结果。
显然少了6次乘法运算。
这种算法就叫秦九韶算法。
(二)研探新知1.秦九韶计算多项式的方法01210123120132211012211)))((())(()()(a a x a x a x a a x a x a x a x a a x a x a x a x a a x a x a x a x a x f n n n n n n n n n n n n n n n n n n n +++++==+++++=+++++=+++++=--------------例1 已知一个5次多项式为8.07.16.25.325)(2345-+-++=x x x x x x f 用秦九韶算法求这个多项式当5=x 时的值。
1.3 算法案例整体设计教学分析在学生学习了算法的初步知识,理解了表示算法的算法步骤、程序框图和程序三种不同方式以后,再结合典型算法案例,让学生经历设计算法解决问题的全过程,体验算法在解决问题中的重要作用,体会算法的基本思想,提高逻辑思维能力,发展有条理地思考与数学表达能力.三维目标1.理解算法案例的算法步骤和程序框图.2.引导学生得出自己设计的算法程序.3. 体会算法的基本思想,提高逻辑思维能力,发展有条理地思考与数学表达能力.重点难点教学重点:引导学生得出自己设计的算法步骤、程序框图和算法程序.教学难点:体会算法的基本思想,提高逻辑思维能力,发展有条理地思考与数学表达能力. 课时安排3课时教学过程第1课时案例1 辗转相除法与更相减损术导入新课思路1(情境导入)大家喜欢打乒乓球吧,由于东、西方文化及身体条件的不同,西方人喜欢横握拍打球,东方人喜欢直握拍打球,对于同一个问题,东、西方人处理问题方式是有所不同的.在小学,我们学过求两个正整数的最大公约数的方法:先用两个数公有的质因数连续去除,一直除到所得的商是互质数为止,然后把所有的除数连乘起来. 当两个数公有的质因数较大时(如与6 105),使用上述方法求最大公约数就比较困难.下面我们介绍两种不同的算法——辗转相除法与更相减损术,由此可以体会东、西方文化的差异.思路2(直接导入)前面我们学习了算法步骤、程序框图和算法语句.今天我们将通过辗转相除法与更相减损术来进一步体会算法的思想.推进新课新知探究提出问题(1)怎样用短除法求最大公约数?(2)怎样用穷举法(也叫枚举法)求最大公约数?(3)怎样用辗转相除法求最大公约数?(4)怎样用更相减损术求最大公约数?讨论结果:(1)短除法求两个正整数的最大公约数的步骤:先用两个数公有的质因数连续去除,一直除到所得的商是两个互质数为止,然后把所有的除数连乘起来.(2)穷举法(也叫枚举法)穷举法求两个正整数的最大公约数的解题步骤:从两个数中较小数开始由大到小列举,直到找到公约数立即中断列举,得到的公约数便是最大公约数.(3)辗转相除法辗转相除法求两个数的最大公约数,其算法步骤可以描述如下:第一步,给定两个正整数m,n.第二步,求余数r:计算m除以n,将所得余数存放到变量r中.第三步,更新被除数和余数:m=n,n=r.第四步,判断余数r是否为0.若余数为0,则输出结果;否则转向第二步继续循环执行.如此循环,直到得到结果为止. 这种算法是由欧几里得在公元前300年左右首先提出的,因而又叫欧几里得算法.(4)更相减损术我国早期也有解决求最大公约数问题的算法,就是更相减损术. 《九章算术》是中国古代的数学专著,其中的“更相减损术”也可以用来求两个数的最大公约数,即“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.”翻译为现代语言如下:第一步,任意给定两个正整数,判断它们是否都是偶数,若是,用2约简;若不是,执行第二步.第二步,以较大的数减去较小的数,接着把所得的差与较小的数比较,并以大数减小数,继续这个操作,直到所得的数相等为止,则这个数(等数)或这个数与约简的数的乘积就是所求的最大公约数.应用示例例1 用辗转相除法求8 251与6 105的最大公约数,写出算法分析,画出程序框图,写出算法程序.解:用两数中较大的数除以较小的数,求得商和余数:8 251=6 105×1+2 146.由此可得,6 105与2 146的公约数也是8 251与6 105的公约数,反过来,8 251与6 105的公约数也是6 105与2 146的公约数,所以它们的最大公约数相等.对6 105与2 146重复上述步骤:6 105=2 146×2+1 813.同理,2 146与1 813的最大公约数也是6 105与2 146的最大公约数.继续重复上述步骤:2 146=1 813×1+333,1 813=333×5+148,333=148×2+37,148=37×4.最后的除数37是148和37的最大公约数,也就是8 251与6 105的最大公约数.这就是辗转相除法.由除法的性质可以知道,对于任意两个正整数,上述除法步骤总可以在有限步之后完成,从而总可以用辗转相除法求出两个正整数的最大公约数.算法分析:从上面的例子可以看出,辗转相除法中包含重复操作的步骤,因此可以用循环结构来构造算法.算法步骤如下:第一步,给定两个正整数m,n.第二步,计算m除以n所得的余数为r.第三步,m=n,n=r.第四步,若r=0,则m,n的最大公约数等于m;否则,返回第二步.程序框图如下图:程序:INPUT m,nDOr=m MOD nm=nn=rLOOP UNTIL r=0PRINT mEND点评:从教学实践看,有些学生不能理解算法中的转化过程,例如:求8 251与6 105的最大公约数,为什么可以转化为求6 105与2 146的公约数.因为8 251=6 105×1+2 146,可以化为8 251-6 105×1=2 164,所以公约数能够整除等式两边的数,即6 105与2 146的公约数也是8 251与6 105的公约数.变式训练你能用当型循环结构构造算法,求两个正整数的最大公约数吗?试画出程序框图和程序.解:当型循环结构的程序框图如下图:程序:INPUT m,nr=1WHILE r>0r=m MOD nm=nn=rWENDPRINT mEND例2 用更相减损术求98与63的最大公约数.解:由于63不是偶数,把98和63以大数减小数,并辗转相减,如下图所示.98-63=3563-35=2835-28=728-7=2121-7=1414-7=7所以,98和63的最大公约数等于7.点评:更相减损术与辗转相除法的比较:尽管两种算法分别于东、西方古代数学名著,但是二者的算理却是相似的,有异曲同工之妙.主要区别在于辗转相除法进行的是除法运算,即辗转相除;而更相减损术进行的是减法运算,即辗转相减,但是实质都是一个不断的递归过程.变式训练用辗转相除法或者更相减损术求三个数324,243,135的最大公约数.解:324=243×1+81,243=81×3+0,则324与243的最大公约数为81.又135=81×1+54,81=54×1+27,54=27×2+0,则 81 与 135的最大公约数为27.所以,三个数324、243、135的最大公约数为27.另法:324-243=81,243-81=162,162-81=81,则324与243的最大公约数为81.135-81=54,81-54=27,54-27=27,则81与135的最大公约数为27.所以,三个数324、243.135的最大公约数为27.例3 (1)用辗转相除法求123和48的最大公约数.(2)用更相减损术求80和36的最大公约数.解:(1)辗转相除法求最大公约数的过程如下:123=2×48+27,48=1×27+21,27=1×21+6,21=3×6+3,6=2×3+0,最后6能被3整除,得123和48的最大公约数为3.(2)我们将80作为大数,36作为小数,因为80和36都是偶数,要除公因数2.80÷2=40,36÷2=18.40和18都是偶数,要除公因数2.40÷2=20,18÷2=9.下面来求20与9的最大公约数,20-9=11,11-9=2,9-2=7,7-2=5,5-2=3,3-2=1,2-1=1,可得80和36的最大公约数为22×1=4.点评:对比两种方法控制好算法的结束,辗转相除法是到达余数为0,更相减损术是到达减数和差相等.变式训练分别用辗转相除法和更相减损术求1 734,816的最大公约数.解:辗转相除法:1 734=816×2+102,816=102×8(余0),∴1 734与816的最大公约数是102.更相减损术:因为两数皆为偶数,首先除以2得到867,408,再求867与408的最大公约数.867-408=459,459-408=51,408-51=357,357-51=306,306-51=255,255-51=204,204-51=153,153-51=102,102-51=51.∴1 734与816的最大公约数是51×2=102.利用更相减损术可另解:1 734-816=918,918-816=102,816-102=714,714-102=612,612-102=510,510-102=408,408-102=306,306-102=204,204-102=102.∴1 734与816的最大公约数是102.知能训练求319,377,116的最大公约数.解:377=319×1+58,319=58×5+29,58=29×2.∴377与319的最大公约数为29,再求29与116的最大公约数.116=29×4.∴29与116的最大公约数为29.∴377,319,116的最大公约数为29.拓展提升试写出利用更相减损术求两个正整数的最大公约数的程序.解:更相减损术程序:INPUT “m,n=”;m,nWHILE m<>nIF m>n THENm=m-nELSEm=n-mEND IFWENDPRINT mEND课堂小结(1)用辗转相除法求最大公约数.(2)用更相减损术求最大公约数.思想方法:递归思想.作业分别用辗转相除法和更相减损术求261,319的最大公约数.分析:本题主要考查辗转相除法和更相减损术及其应用.使用辗转相除法可依据m=nq+r,反复执行,直到r=0为止;用更相减损术就是根据m-n=r,反复执行,直到n=r为止.解:辗转相除法:319=261×1+58,261=58×4+29,58=29×2.∴319与261的最大公约数是29.更相减损术:319-261=58,261-58=203,203-58=145,145-58=87,87-58=29,58-29=29,∴319与261的最大公约数是29.设计感想数学不仅是一门科学,也是一种文化,本节的引入从东、西方文化的不同开始,逐步向学生渗透数学文化.从知识方面主要学习用两种方法求两个正整数的最大公约数,从思想方法方面,主要学习递归思想.本节设置精彩例题,不仅让学生学到知识,而且让学生进一步体会算法的思想,培养学生的爱国主义情操.。
算法案例1:辗转相除法与更像减损术学案【学习目标】1、掌握辗转相除法的算法步骤。
2、会用辗转相除法求几个数的的最大公约数。
3、了解中国古代及西方数学中几个典型的算法案例,理解其中所包含的数学思想,体会中国古代数学对世界数学发展的贡献。
【重点难点】学习重点:理解辗转相除法与更像减损术的算法思想。
学习难点:掌握辗转相除法与更像减损术的算法步骤。
【学习过程】一.学习引导:1、算法知识回顾(口答)①算法的三种基本表述方法分别是什么?②算法三种基本逻辑结构是什么?③算法的基本程序语句分别有哪5句?2、课堂知识导引(口答)①什么是最大公约数?②小学学过的求两个数最大公约数的方法?3、基本训练(运算与思考)①求两个正整数75和105的最大公约数。
②求8251和6105的最大公约数。
二.辗转相除法1、辗转相除法(欧几里得算法)(1)简单介绍欧几里得:古代希腊数学家(2)例1.用辗转相除法求161与63的最大公约数。
(3)例2求8251和6105的最大公约数.(4)练习1:用辗转相除法求225和135的最大公约数(5)合作探究1:从上面的两个例子可以看出计算的规律是什么?(6)思考:辗转相除法中的关键步骤是哪种逻辑结构?(7)用辗转相除法解决最大公约数问题的算法步骤、程序框图和程序代码怎样?三、更相减损术(古代中国数学)(1)例3 用更相减损术求98与63的最大公约数。
(2)练习2.用更像减损术求294和84的最大公约数。
(3)合作探究2:从刚才的实践看出计算的规律是什么?(4)用更相减损术解决最大公约数问题的算法步骤、程序框图和程序怎样?四、课堂练习求下列各组数的最大公约数(先用辗转相除法求,再用更相减损术验证)(1)225,135(2)98,196(3)72,168(4)36,54,90五、小结(口答)1、求两个正整数的最大公约数的方法有哪些?2、辗转相除法与更相减损术求两个最大公约数的算法是怎样进行的?【自我测评】1. 用辗转相除法求295和85的最大公约数时,需要做出除法的次数是( )A 1.B 2.C 3.D 42. 用辗转相除法求567和405的最大公约数是( )A 81B 7C 5.D 353. 求98,196的最大公约数__________________。
2021年高中数学1.3算法案例教案新人教A版必修3一、教学目标:1.理解辗转相除法与更相减损术中蕴含的数学原理,并能根据这些原理进行算法分析.2.能根据算法语句与程序框图的知识设计完整的程序框图并写出算法程序.二、教学重点与难点:重点:理解辗转相除法与更相减损术求最大公约数的方法.难点:把辗转相除法与更相减损术的方法转换成程序框图与程序语言.三、教学过程与方法:学生自主学习:认真自学课本34-37内容.1.辗转相除法,就是对于给定的两个正整数,用较大的数除以较小的数,若余数不为零,则将余数和较小的数构成新的一对数,继续上面的除法,直到大数被小数除尽为止,这时的较小的数即为原来两个数的最大公约数.2.更相减损术,就是对于给定的两个正整数,用较大的数减去较小的数,然后将差和较小的数构成新的一对数,继续上面的减法,直到差和较小的数相等,此时相等的两数即为原来两个数的最大公约数.合作探究(一):辗转相除法问题1:12与16的最大公约数是多少?18与90的最大公约数是多少?你是怎样得到的?(1)枚举法:(2)短除法:问题2:对于8251与6105这两个数,由于其公有的质因数较大,利用上述方法求最大公约数就比较困难.注意到8251=6105×1+2146,那么8251与6105这两个数的公约数和6105与2146的公约数有什么关系?又6105=2146×2+1813,同理,6105与2146的公约数和2146与1813的公约数相等.重复上述操作,你能得到8251与6105这两个数的最大公约数吗?问题3:上述求两个正整数的最大公约数的方法称为辗转相除法或欧几里得算法.一般地,用辗转相除法求两个正整数m,n的最大公约数,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,给定两个正整数m,n(m>n).第二步,第三步,第四步,问题4:该算法的程序框图如何表示?问题5:该程序框图对应的程序如何表述?问题6:如果用当型循环结构构造算法,则用辗转相除法求两个正整数m,n的最大公约数的程序框图和程序分别如何表示?练习:用辗转相除法求下列两数的最大公约数:(1)225,135:;(2)98,196;(3)72,168;(4)153,119.合作探究(二):更相减损术《九章算术》是中国古代的数学专著,是世界数学史上的瑰宝.设两个正整数m>n,若m-n=k,则m与n的最大公约数和n与k的最大公约数相等.反复利用这个原理,可求得98与63的最大公约数为多少?练习:用更相减损术求两个正数84与72的最大公约数,并用辗转相除法验证.合作探究(三):辗转相除法与更相减损术的区别(1)都是求最大公约数的方法,计算上辗转相除法以为主,更相减损术以为主,计算次数上辗转相除法计算次数相对,特别当两个数字大小区别较大时计算次数的区别较明显.(2)从结果体现形式来看,辗转相除法体现结果是则得到,而更相减损术则以相等而得到课堂测试:1.用辗转相除法求80和36的最大公约数,并用更相减损术检验所得结果.2.求三个数175、100、75的最大公约数.随堂练习:1.用辗转相除法计算60与48的最大公约数时,需要做的除法次数是( )A.1 B.2C.3 D.42.用辗转相除法求294和84的最大公约数时,需要做除法的次数是( )A.1 B.2C.3 D.43.求378和90的最大公约数.4.求三个数324,243,108的最大公约数.本节小结:1.辗转相除法.2.更相减损术.3.辗转相除法与更相减损术.本节作业:课本P48页习题1.3 A组T1.。
学习目标 1.理解辗转相除法与更相减损术中的数学原理,并能根据这些原理进行算法分析;2.了解秦九韶算法及利用它提高计算效率的本质;3.对简单的案例能设计程序框图并写出算法程序.
知识点一求两个数的最大公约数的算法
思考注意到8251=6105×1+2146,那么8251与6105这两个数的公约数和6105与2146的公约数有什么关系?
梳理一般地,求两个数的最大公约数有2种算法:
(1)辗转相除法
①辗转相除法,又叫欧几里得算法,是一种求两个正整数的____________的古老而有效的算法.
②辗转相除法的算法步骤
第一步,给定________________.
第二步,计算________________.
第三步,________.
第四步,若r=0,则m,n的最大公约数等于____;
否则,返回________.
(2)更相减损术的运算步骤
第一步,任意给定两个正整数,判断它们是否都是______.若是,用____约简;若不是,执
行________.
第二步,以________的数减去________的数,接着把所得的差与________的数比较,并以大数减小数,继续这个操作,直到所得的数________为止,则这个数(等数)或这个数与约简的数的乘积就是所求的最大公约数.
知识点二求n次多项式f(x)=a n x n+a n-1x n-1+…+a1x+a0的值的算法
思考衡量一个算法是否优秀的重要参数是速度.把多项式f(x)=x5+x4+x3+x2+x+1变形为f(x)=((((x+1)x+1)x+1)x+1)x+1,然后求当x=5时的值,为什么比常规逐项计算省时?
梳理秦九韶算法的一般步骤:
把一个n次多项式f(x)=a n x n+a n-1x n-1+…+a1x+a0改写成如下形式:
(…((a n x+a n-1)x+a n-2)x+…+a1)x+a0,求多项式的值时,首先计算________________一次多项式的值,即v1=________________,然后由内向外逐层计算一次多项式的值,即
v2=________________,
v3=________________,
…
v n=________________,
这样,求n次多项式f(x)的值就转化为求________________的值.
类型一辗转相除法
例1试用辗转相除法求325、130、270的最大公约数.
反思与感悟辗转相除法的实质:对于给定的两个正整数,用较大的数除以较小的数,若余
数不为零,则将余数和较小的数构成一对新数,继续上面的除法,直到大数被小数除尽,则这时的小数就是原来两个正整数的最大公约数.
跟踪训练1用辗转相除法求204与85的最大公约数时,需要做除法的次数是________.类型二更相减损术
例2试用更相减损术求612、396的最大公约数.
反思与感悟用更相减损术的算法步骤
第一步,给定两个正整数m,n,不妨设m>n.
第二步,若m,n都是偶数,则不断用2约简,使它们不同时是偶数,约简后的两个数仍记为m,n.
第三步,d=m-n.
第四步,判断“d≠n”是否成立,若是,则将n,d中的较大者记为m,较小者记为n,返回第三步;否则,2k d(k是约简整数2的个数)为所求的最大公约数.
跟踪训练2用更相减损术求261和319的最大公约数.
类型三秦九韶算法的基本思想
例3已知一个5次多项式为f(x)=4x5+2x4+3.5x3-2.6x2+1.7x-0.8,用秦九韶算法求这个多项式当x=5时的值.
反思与感悟秦九韶算法之所以优秀,一是其对所有多项式求值都适用,二是充分利用已有计算成果,效率更高.
跟踪训练3用秦九韶算法求多项式f(x)=7x7+6x6+5x5+4x4+3x3+2x2+x当x=3时的值.
1.下列说法中正确的个数为()
①辗转相除法也叫欧几里得算法;
②辗转相除法的基本步骤是用较大的数除以较小的数;
③求最大公约数的方法除辗转相除法之外,没有其他方法;
④编写辗转相除法的程序时,要用到循环语句.
A.1B.2C.3D.4
2.用秦九韶算法计算多项式f(x)=6x6+5x5+4x4+3x3+2x2+x+7在x=0.4时的值时,需做加法和乘法的次数的和为()
A.10B.9C.12D.8
3.已知a =333,b =24,则使得a =bq +r (q ,r 均为自然数,且0≤r <b )成立的q 和r 的值分别为________.
4.187和253的最大公约数是________.
5.分别用辗转相除法和更相减损术求1734和816的最大公约数.
1.辗转相除法,就是对于给定的两个正整数,用较大的数除以较小的数,若余数不为零,则将余数和较小的数构成新的一对数,继续上面的除法,直到大数被小数除尽为止,这时的较小的数即为原来两个数的最大公约数.
2.更相减损术,就是对于给定的两个正整数,用较大的数减去较小的数,然后将差和较小的数构成新的一对数,继续上面的减法,直到差和较小的数相等,此时相等的两数即为原来两个数的最大公约数.
3.用秦九韶算法求多项式f (x )当x =x 0的值的思路为(1)改写;(2)计算⎩⎪⎨⎪⎧
v 0=a n ,v k =v k -1x 0+a n -k (k =1,2,…,n );
(3)结论f (x 0)=v n .
答案精析
问题导学
知识点一
思考显然8251与6105的公约数也必是2146的约数,同样6105与2146的公约数也必是8251的约数,所以8251与6105的最大公约数也是6105与2146的最大公约数.
梳理
(1)最大公约数两个正整数m,n m除以n所得的余数r m=n,n=r m第二步
(2)偶数2第二步较大较小较小相等
知识点二
思考从里往外计算,充分利用已有成果,可减少重复计算.
梳理
最内层括号内a n x+a n-1v1x+a n-2v2x+a n-3v n-1x+a0
n个一次多项式
题型探究
例1解∵325=130×2+65,130=65×2,∴325与130的最大公约数是65.∵270=65×4+10,65=10×6+5,10=5×2,∴65与270的最大公约数是5,故325、130、270这三个数的最大公约数为5.
跟踪训练1 3
解析用辗转相除法可得204÷85=2……34,85÷34=2……17,34÷17=2,此时可以判断204与85的最大公约数是17,做了3次除法得出结果.
例2解方法一612÷2=306,396÷2=198,306÷2=153,198÷2=99,∴153-99=54,99-54=45,54-45=9,45-9=36,36-9=27,27-9=18,18-9=9.所以612、396的最大公约数为9×22=36.
方法二612-396=216,396-216=180,216-180=36,180-36=144,144-36=108,108-36=72,72-36=36.故36为612、396的最大公约数.
跟踪训练2解∵319-261=58,261-58=203,
203-58=145,145-58=87,87-58=29,58-29=29,
∴319与261的最大公约数为29.
例3解将f(x)改写为
f(x)=((((4x+2)x+3.5)x-2.6)x+1.7)x-0.8,
由内向外依次计算一次多项式当x=5时的值:
v0=4;v1=4×5+2=22;v2=22×5+3.5=113.5;
v3=113.5×5-2.6=564.9;v4=564.9×5+1.7=2826.2;
v5=2826.2×5-0.8=14130.2.
∴当x=5时,多项式的值等于14130.2.
跟踪训练3解f(x)=((((((7x+6)x+5)x+4)x+3)x+2)x+1)x,
所以有v0=7,v1=7×3+6=27,
v2=27×3+5=86,v3=86×3+4=262,
v4=262×3+3=789,v5=789×3+2=2369,
v6=2369×3+1=7108,v7=7108×3=21324.
故当x=3时,多项式f(x)=7x7+6x6+5x5+4x4+3x3+2x2+x的值为21324. 当堂训练
1.C
2.C
3.13,21
解析用333除以24,商即为q,余数就是r.333÷24=13……21.
4.11
解析∵253=187×1+66,187=66×2+55,66=55×1+11,55=11×5,
∴253和187的最大公约数为11.
5.解辗转相除法:1734=816×2+102,816=102×8.
所以1734与816的最大公约数是102.
更相减损术:因为1734和816都是偶数,所以分别除以2得867和408. 867-408=459,459-408=51,408-51=357,
357-51=306,306-51=255,255-51=204,
204-51=153,153-51=102,102-51=51.
所以867和408的最大公约数是51,故1734和816的最大公约数是51×2=102.。