人教A版高中数学必修三：1-1-1算法的概念教案

揭阳第三中学教案表

课题 1.1.1算法的概念 （1）了解算法的含义，体会算法的思想。 （2）能够用自然语言叙述算法。 教学 目标 （3）掌握正确的算法应满足的要求。 （4）会写出解线性方程（组）的算法。 （5）会写出一个求有限整数序列中的最大值的算法。 （6）会应用Scilab求解方程组。 课型 新授课 重点 难点 重点：算法的含义、解二元一次方程组和判断一个数为质数的算法设计。 难点：把自然语言转化为算法语言。 教具 多媒体课件 准备 教学过程与教学内容 课时 1课时 安排 教学方法、教学手段与学法、学情 一、情境导入 一个人带着三只狼和三只羚羊过河，只有一条船，同船可容纳一个人和两只动物，没有人在的时候，如果狼的数量不少于羚羊的数量狼就会吃羚羊.该人如何将动物转移过河？请同学们写出解决问题的步骤，解决这一问题将要用到我们今天学习的内容——算法. 二、新知探究 提出问题 （1）解二元一次方程组有几种方法？ （2）结合教材实例?的步骤. ?x?2y??1,(1)总结用加减消元法解二元一次方程组?2x?y?1,(2)?x?2y??1,(1)（3）结合教材实例?总结用代入消元法解二元一次方程组2x?y?1,(2)?的步骤. （4）请写出解一般二元一次方程组的步骤. （5）根据上述实例谈谈你对算法的理解. （6）请同学们总结算法的特征. （7）请思考我们学习算法的意义. 讨论结果： （1）代入消元法和加减消元法. （2）回顾二元一次方程组 ?x?2y??1,(1)的求解过程，我们可以归纳出以下步骤： ??2x?y?1,(2)第一步，①+②×2，得5x=1.③ 第二步，解③，得x=1. 53. 5第三步，②-①×2，得5y=3.④ 第四步，解④，得y=1?x?,??5第五步，得到方程组的解为? ?y?3.?5?(3)用代入消元法解二元一次方程组 ?x?2y??1,(1)我们可以归纳出以下步骤： ?2x?y?1,(2)?第一步，由①得x=2y－1.③ 第二步，把③代入②，得2(2y－1)+y=1.④ 第三步，解④得y=3.⑤ 531－1=. 55第四步，把⑤代入③，得x=2×1?x?,??5第五步，得到方程组的解为? 3?y?.?5??a1x?b1y?c1,(1)(4)对于一般的二元一次方程组? ax?by?c,(2)22?2 其中a1b2－a2b1≠0,可以写出类似的求解步骤： 第一步，①×b2-②×b1，得 （a1b2－a2b1）x=b2c1－b1c2.③ 第二步，解③，得x=b2c1?b1c2. a1b2?a2b1 第三步，②×a1-①×a2，得（a1b2－a2b1）y=a1c2－a2c1.④ 第四步，解④，得y=a1c2?a2c1. a1b2?a2b1b2c1?b1c2?x?,?a1b2?a2b1? 第五步，得到方程组的解为? ?y?a1c2?a2c1.?a1b2?a2b1?(5)算法的定义：广义的算法是指完成某项工作的方法和步骤，那么我们可以说洗衣机的使用说明书是操作洗衣机的算法，菜谱是做菜的算法等等. 在数学中，算法通常是指按照一定规则解决某一类问题的明确有限的步骤. 现在，算法通常可以编成计算机程序，让计算机执行并解决问题. (6)算法的特征：①确定性：算法的每一步都应当做到准确无误、不重不漏.“不重”是指不是可有可无的，甚至无用的步骤，“不漏” 是指缺少哪一步都无法完成任务.②逻辑性：算法从开始的“第一步”直到“最后一步”之间做到环环相扣，分工明确，“前一步”是“后一步”的前提， “后一步”是“前一步”的继续.③有穷性：算法要有明确的开始和结束，当到达终止步骤时所要解决的问题必须有明确的结果，也就是说必须在有限步内完成任务，不能无限制地持续进行. (7)在解决某些问题时，需要设计出一系列可操作或可计算的步骤来解决问题，这些步骤称为解决这些问题的算法.也就是说，算法实际上就是解决问题的一种程序性方法.算法一般是机械的，有时需进行大量重复的计算，它的优点是一种通法，只要按部就班地去做，总能得到结果.因此算法是计算科学的重要基础. 应用示例 思路1 例1 （1）设计一个算法，判断7是否为质数. （2）设计一个算法，判断35是否为质数. 算法分析：（1）根据质数的定义，可以这样判断：依次用2—6除7，如果它们中有一个能整除7，则7不是质数，否则7是质数. 算法如下：（1）第一步，用2除7，得到余数1.因为余数不为0，所以2不能整除7. 第二步，用3除7，得到余数1.因为余数不为0，所以3不能整除7. 第三步，用4除7，得到余数3.因为余数不为0，所以4不能整除7. 第四步，用5除7，得到余数2.因为余数不为0，所以5不能整除7. 第五步，用6除7，得到余数1.因为余数不为0，所以6不能整除7.因此，7是质数. （2）类似地，可写出“判断35是否为质数”的算法：第一步，用2除35，得到余数1.因为余数不为0，所以2不能整除35. 第二步，用3除35，得到余数2.因为余数不为0，所以3不能整除35. 第三步，用4除35，得到余数3.因为余数不为0，所以4不能整除35. 第四步，用5除35，得到余数0.因为余数为0，所以5能整除35.因此，35不是质数. 点评：上述算法有很大的局限性，用上述算法判断35是否为质数还可以，如果判断1997是否为质数就麻烦了，因此，我们需要寻找普适性的算法步骤. 变式训练 请写出判断n(n>2)是否为质数的算法. 分析：对于任意的整数n(n>2)，若用i表示2—(n-1)中的任意整数，则“判断n是否为质数”的算法包含下面的重复操作：用i除n,得到余数r.判断余数r是否为0，若是，则不是质数；否则，将i的值增加1，再执行同样的操作. 这个操作一直要进行到i的值等于(n-1)为止. 算法如下：第一步，给定大于2的整数n. 第二步，令i=2. 第三步，用i除n,得到余数r. 第四步，判断 “r=0”是否成立.若是，则n不是质数，结束算法；否则，将i的值增加1，仍用i表示. 第五步，判断“i＞（n-1）”是否成立.若是，则n是质数，结束算法；否则，返回第三步. 例2 写出用“二分法”求方程x-2=0 (x>0)的近似解的算法. 分析：令f(x)=x-2,则方程x-2=0 (x>0)的解就是函数f(x)的零点. “二分法”的基本思想是：把函数f(x)的零点所在的区间［a,b］(满足f(a)·f(b)<0）“一分为二”，得到［a,m］和［m,b］.根据“f(a)·f(m)<0”是否成立，取出零点所在的区间［a,m］或［m,b］，仍记为［a,b］.对所得的区间［a,b］重复上述步骤，直到包含零点的区间［a,b］“足够小”，则［a,b］内的数可以作为方程的近似解. 解：第一步，令f(x)=x-2,给定精确度d. 第二步，确定区间［a,b］，满足f(a)·f(b)<0. 第三步，取区间中点m=2222a?b. 2第四步，若f(a)·f(m)<0，则含零点的区间为［a,m］；否则，含零点的区间为［m,b］.将新得到的含零点的区间仍记为［a,b］. 第五步，判断［a,b］的长度是否小于d或f(m）是否等于0.若是，则m是方程的近似解；否则，返回第三步. 当d=0.005时，按照以上算法，可以得到下表. a 1 1 1.25 1.375 1.375 b 2 1.5 1.5 1.5 1.437 5 |a-b| 1 0.5 0.25 0.125 0.062 5

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