用心爱心专心1第11课时5.4算法案例重点难点重点:通过案例分析,体会算法思想,熟练算法设计,进一步理解算法的基本思想,发展有条理的思考和表达能力,提高逻辑思维能力。难点:在分析案例的过程中设计规范合理的算法学习要求1.理解剩余定理的内涵2.能利用剩余定理解决“韩信点兵—孙子问题”【课堂互动】历史背景:韩信是秦末汉初的著名军事家,据说有一次汉高祖刘邦在卫士的簇拥下来到练兵场,刘邦问韩信有什么办法,不要逐个报数,就能知道场上士兵的人数。韩信先令士兵排成3列纵队,结果有2人多余;接着他立刻下令将队形改为5列纵队,这一改,又多出3人;随后他又下令改为7列纵队,这一次又剩下2人无法成整行。韩信看此情形,立刻报告共有士兵2333人。众人都愣了,不知韩信用什么办法清点出准确人数的。这个故事是否属实,已无从查考,但这个故事却引出一个著名的数学问题,即闻名世界的“孙子问题”。这种神机妙算,最早出现在我国《算经十书》之一的《孙子算经》中,原文是:“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二,问物几何?答曰:二十三。”所以人们将这种问题的通用解法称为“孙子剩余定理”。【解析】“孙子问题”相当于求关于x,y,z的不定方程组273523zmymxm的正整数解。根据题意,m应该满足三个条件:(1)m被3除后余2,即2)3,(mMod(2)m被5除后余3,即3)5,(mMod(3)m被7除后余2,即2)7,(mMod在自然数中可能存在满足条件的数,首先让m=2开始检验条件,若三个条件中有任何一个不满足,则检验下一个数,即m递增1,如此循环下去,一直到m满足三个条件为止。这种解决问题的方法也称为“穷举法”,这种方法在利用计算机解决问题时非常有效,因为计算机最擅长重复机械的操作。【流程图】【伪代码】【思考】上述算法只能求出最小的满足条件的数,m←2EndWhilePrintmNYm←m+1结束输出m开始1m←22)7,(3)5,(2)3,(mModmModmMod或或用心爱心专心2如果要求出10个满足条件的数,程序要做何修改?你能否用数学上最小公倍数的知识分析出解决该问题的方法吗?可以这样考虑:5和7的公倍数中能被3除余2的最小的公倍数是35;3和7的公倍数中能被5除余3的最小的公倍数是63;3和5的公倍数中能被7除余2的最小的公倍数是30;因此满足条件的其中的一个数就应是35+63+30,为128,若减去3、5、7的最小公倍数105得23,23就是满足题目要求的最小的数。你能画出这种算法的流程图吗?【解】算法流程图如下:经典范例例古今中外,许多人致力于圆周率的研究与计算。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。“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:在单位圆内作正六边形,其面积记为A1,边长为a1,在此基础上作圆内接十二边形,面积记为A2,边长为a2,……,一直做下去,记该圆的内接正1n26边形面积为nA,边长为na。由于所考虑的是单位圆,计算出的nA的值即是圆周率的一个近似值,且n越大,nA与圆周率越接近。你能否设计一个算法,计算圆周率的近似值?思路点拨:画图可知2n1na42a,1n2nna23A,1a1,【解】算法步骤如下:【追踪训练】1.m是一正整数,对两个正整数ba,,若ba是m的倍数,则称模m同余,用符号)Modm(ba表示.则)27Mod(5a中,a的取值可能为()A.11B.22C.27D.322.有一堆围棋子,五个五个地数,最后余下2个;七个七个地数,最后余下3个;九个九个地数,最后余下4个.请设计一种算法,求出这堆棋子至少有多少个.【解】算法如下:3.(李白买酒)无事街上走,提壶去买酒,遇店加一倍,见花喝一斗,三遇店和花,喝光壶中酒.设计求酒壶中原有多少酒的一个算法并写出伪代码.【解】算法如下:输出mmod(,3)2m且mod(,5)3m且mod(,7)2m1mm开始1m结束YN用心爱心专心34.求方程35yx(其中y为自然数)的所有小于100的x的正整数解.【解】算法如下: