高二数学必修3 秦九邵算法 ppt1

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1.3算法案例第二课时例2求325,130,270三个数的最大公约数.因为325=130×2+65,130=65×2,所以325与130的最大公约数是65.因为270=65×4+10,65=10×6+5,10=5×2,所以65与270最大公约数是5.故325,130,270三个数的最大公约数是5.问题提出1.辗转相除法和更相减损术,是求两个正整数的最大公约数的优秀算法,我们将算法转化为程序后,就可以由计算机来执行运算,实现了古代数学与现代信息技术的完美结合.2.对于求n次多项式的值,在我国古代数学中有一个优秀算法,即秦九韶算法,我们将对这个算法作些了解和探究.[问题1]设计求多项式f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7当x=5时的值的算法,并写出程序.x=5f=2*x^5-5*x^4-4*x^3+3*x^2-6*x+7PRINTfEND程序点评:上述算法一共做了15次乘法运算,5次加法运算.优点是简单,易懂;缺点是不通用,不能解决任意多项多求值问题,而且计算效率不高.知识探究(一):秦九韶算法的基本思想思考2:在上述问题中,若先计算x2的值,然后依次计算x2·x,(x2·x)·x,((x2·x)·x)·x的值,这样每次都可以利用上一次计算的结果,,那么一共做了多少次乘法运算和多少次加法运算?9次乘法运算,5次加法运算.第二种做法与第一种做法相比,乘法的运算次数减少了,因而能提高运算效率.而且对于计算机来说,做一次乘法所需的运算时间比做一次加法要长得多,因此第二种做法能更快地得到结果.思考3:能否探索更好的算法,来解决任意多项式的求值问题?f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7=(2x4-5x3-4x2+3x-6)x+7=((2x3-5x2-4x+3)x-6)x+7=(((2x2-5x-4)x+3)x-6)x+7=((((2x-5)x-4)x+3)x-6)x+7v0=2v1=v0x-5=2×5-5=5v2=v1x-4=5×5-4=21v3=v2x+3=21×5+3=108v4=v3x-6=108×5-6=534v5=v4x+7=534×5+7=2677所以,当x=5时,多项式的值是2677.这种求多项式值的方法就叫秦九韶算法.5次乘法运算,5次加法运算.思考4:利用最后一种算法求多项式f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0的值,这个多项式应写成哪种形式?f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0=(anxn-1+an-1xn-2+…+a2x+a1)x+a0=((anxn-2+an-1xn-3+…+a2)x+a1)x+a0=…=(…((anx+an-1)x+an-2)x+…+a1)x+a0.思考4:对于f(x)=(…((anx+an-1)x+an-2)x+…+a1)x+a0,由内向外逐层计算一次多项式的值,其算法步骤如何?第一步,计算v1=anx+an-1.第二步,计算v2=v1x+an-2.第三步,计算v3=v2x+an-3.…第n步,计算vn=vn-1x+a0.思考5:上述求多项式f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0的值的方法称为秦九韶算法,利用该算法求f(x0)的值,一共需要多少次乘法运算,多少次加法运算?思考6:在秦九韶算法中,记v0=an,那么第k步的算式是什么?vk=vk-1x+an-k(k=1,2,…,n)n次乘法运算,n次加法运算知识探究(二):秦九韶算法的程序设计思考1:用秦九韶算法求多项式的值,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,输入多项式的次数n,最高次项的系数an和x的值.第二步,令v=an,i=n-1.第三步,输入i次项的系数ai.第四步,v=vx+ai,i=i-1.第五步,判断i≥0是否成立.若是,则返回第二步;否则,输出多项式的值v.思考2:该算法的程序框图如何表示?开始输入n,an,x的值v=anv=vx+ai输入aii≥0?i=n-1i=i-1结束是输出v否思考3:该程序框图对应的程序如何表述?开始输入n,an,x的值v=anv=vx+ai输入aii≥0?i=n-1i=i-1结束是输出v否INPUT“n=”;nINPUT“an=”;aINPUT“x=”;xv=ani=n-1WHILEi=0INPUT“ai=”;bv=v*x+bi=i-1WENDPRINTyEND理论迁移例1已知一个5次多项式为用秦九韶算法求f(5)的值.5432()523.52.61.70.8fxxxxxx=++-+-f(x)=((((5x+2)x+3.5)x-2.6)x+1.7)x-0.8.v1=5×5+2=27;v2=27×5+3.5=138.5;v3=138.5×5-2.6=689.9;v4=689.9×5+1.7=3451.2;v5=3451.2×5-0.8=17255.2.所以f(5)==17255.2.变式:例2已知一个5次多项式为用秦九韶算法求当x=5时,V1,V3的值及求f(5)的值做多少次乘法运算.53()53.51.70.8fxxxx=++-解:f(x)=((((5x+0)x+3.5)x+0)x+1.7)x-0.8.v1=5×5+0=25;v2=25×5+3.5=128.5;v3=128.5×5+0=642.5;v4=642.5×5+1.7=3214.2;v5=3214.2×5-0.8=16070.8.所以v1=25,v3=642.5,f(5)=16070.8.例3阅读下列程序,说明它解决的实际问题是什么?INPUT“x=”;an=0y=0WHLEn5y=y+(n+1)*a∧nn=n+1WENDPRINTyEND求多项式在x=a时的值.234()12345fxxxxx=++++小结作业评价一个算法好坏的一个重要标志是运算的次数,如果一个算法从理论上需要超出计算机允许范围内的运算次数,那么这样的算法就只能是一个理论算法.在多项式求值的各种算法中,秦九韶算法是一个优秀算法.作业:P45练习:2.P48习题1.3A组:2.

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