高考数学(理数)一轮复习学案12.1《算法初步》(含详解)
展开1.算法的概念及特点
(1)算法的概念
在数学中,算法通常是指按照一定______解决某一类问题的________和________的步骤.
(2)算法的特点之一是具有______性,即算法中的每一步都应该是确定的,并能有效地执行,且得到确定的结果,而不应是模棱两可的;其二是具有______性,即算法步骤明确,前一步是后一步的前提,只有执行完前一步才能进行后一步,并且每一步都准确无误才能解决问题;其三是具有______性,即一个算法应该在有限步操作后停止,而不能是无限的;另外,算法还具有不唯一性和普遍性,即对某一个问题的解决不一定是唯一的,可以有不同的解法,一个好的算法应解决的是一类问题而不是一两个问题.
2.程序框图
(1)程序框图的概念
程序框图又称流程图,是一种用、及来表示算法的图形.
(2)构成程序框图的图形符号、名称及其功能
3.算法的基本逻辑结构
(1)顺序结构
顺序结构是最简单的算法结构,语句与语句之间,框与框之间是按__________的顺序进行的.它是由若干个__________的步骤组成的,它是任何一个算法都离不开的基本结构.顺序结构可用程序框图表示为如图所示的形式.
(2)条件结构
在一个算法中,经常会遇到一些条件的判断,算法的流程根据条件是否成立有不同的流向.常见的条件结构可以用程序框图表示为如图所示的两种形式.
(3)循环结构
在一些算法中,经常会出现从某处开始,按照一定的条件反复执行某些步骤的情况,这就是.反复执行的步骤称为.
循环结构有如下两种形式:
①如图1,这个循环结构有如下特征:在执行了一次循环体后,对条件进行判断,如果条件不满足,就继续执行循环体,直到条件满足时终止循环.因此,这种循环结构称为____________.
②如图2表示的也是常见的循环结构,它有如下特征:在每次执行循环体前,对条件进行判断,当条件满足时,执行循环体,否则终止循环.因此,这种循环结构称为____________.
4.输入(INPUT)语句
输入语句的一般格式:____________.
要求:
(1)输入语句要求输入的值是具体的常量;
(2)提示内容提示用户输入的是什么信息,必须加双引号,“提示内容”原原本本地在计算机屏幕上显示,提示内容与变量之间要用分号隔开;
(3)一个输入语句可以给多个变量赋值,中间用“,”分隔.
5.输出(PRINT)语句
输出语句的一般格式:____________.
功能:实现算法输出信息(表达式).
要求:
(1)表达式是指算法和程序要求输出的信息.
(2)提示内容提示用户要输出的是什么信息,提示内容必须加双引号,提示内容要用分号和表达式分开.
(3)如同输入语句一样,输出语句可以一次完成输出多个表达式的功能,不同的表达式之间可用“,”分隔.
6.赋值语句
赋值语句的一般格式:____________.
赋值语句中的“=”叫做赋值号,它和数学中的等号不完全一样.
作用:赋值语句的作用是将表达式所代表的值赋给变量.
要求:
(1)赋值语句左边只能是变量,而不是表达式,右边表达式可以是一个常量、变量或含变量的运算式.如:2=x是错误的.
(2)赋值号的左右两边不能对换.赋值语句是将赋值号右边的表达式的值赋给赋值号左边的变量.如“A=B”“B=A”的含义和运行结果是不同的,如x=5是对的,5=x是错的,A+B=C是错的,C=A+B是对的.
(3)不能利用赋值语句进行代数式的演算(如化简、因式分解、解方程等).
7.条件语句
(1)“IF—THEN”语句
格式:
____________________.
说明:当计算机执行“IF—THEN”语句时,首先对IF后的条件进行判断,如果(IF)条件符合,那么(THEN)执行语句体,否则执行END IF之后的语句.
(2)“IF—THEN—ELSE”语句
格式:
____________________.
说明:当计算机执行“IF—THEN—ELSE”语句时,首先对IF后的条件进行判断,如果(IF)条件符合,那么(THEN)执行语句体1,否则(ELSE)执行语句体2.
8.循环语句
(1)直到型循环语句
直到型(UNTIL型)语句的一般格式为:
______________.
(2)当型循环语句
当型(WHILE型)语句的一般格式为:
________________.
自查自纠:
1.(1)规则 明确 有限 (2)确定 有序 有穷
2.(1)程序框 流程线 文字说明
(2)①终端框(起止框) ②输入、输出框
③处理框(执行框) ④判断框 ⑤流程线 ⑥连接点
3.(1)从上到下 依次执行 (3)循环结构 循环体
①直到型循环结构 ②当型循环结构
4.INPUT “提示内容”;变量
5.PRINT “提示内容”;表达式
6.变量=表达式
7.(1)eq \x(\a\al(IF 条件 THEN, 语句体,END IF))
(2)
8. (1)eq \x(\a\al(DO,循环体,LOOP UNTIL 条件))
(2)eq \x(\a\al(WHILE 条件,循环体,WEND))
能设计算法计算下列各式中S的值的是
( )
①S=eq \f(1,2)+eq \f(1,4)+eq \f(1,8)+…+eq \f(1,2100)
②S=eq \f(1,2)+eq \f(1,4)+eq \f(1,8)+…+eq \f(1,2100)+…
③S=eq \f(1,2)-eq \f(1,4)+eq \f(1,8)-…-eq \f(1,22 018)+eq \f(1,22 019)
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
解:因为算法的步骤是有限的,所以②不能设计算法求解,故选B.
(eq \a\vs4\al(2018·威海二模))对任意非零实数a,b,若a⊗b的运算原理如图所示,则(eq \f(1,2))-2⊗lg2eq \f(1,4)的值为
( )
A.2 B.-2 C.3 D.-3
解:(eq \f(1,2))-2⊗lg2eq \f(1,4)=4⊗(-2),输入a=4,b=-2,因为4>(-2),所以输出eq \f(4-(-2),-2)=-3.故选D.
(eq \a\vs4\al(2018·全国卷Ⅱ))为计算S=1-eq \f(1,2)+eq \f(1,3)-eq \f(1,4)+…+eq \f(1,99)-eq \f(1,100),设计了如图所示的程序框图,则在空白框中应填入 ( )
A.i=i+1 B.i=i+2
C.i=i+3 D.i=i+4
解:由题意知N=1+eq \f(1,3)+eq \f(1,5)+…+eq \f(1,99),T=eq \f(1,2)+eq \f(1,4)+eq \f(1,6)+…+eq \f(1,100),因此空白框中应填入i=i+2.故选B.
(eq \a\vs4\al(2018·北京))执行如图所示的程序框图,输出的s值为____________________.
解:运行程序框图,k=1,s=1;s=1+(-1)1×eq \f(1,2)=eq \f(1,2),k=2;s=eq \f(1,2)+(-1)2×eq \f(1,3)=eq \f(5,6),k=3;满足条件,跳出循环,输出s=eq \f(5,6).故填eq \f(5,6).
(eq \a\vs4\al(2018·天津))阅读如图所示的程序框图,运行相应的程序,若输入的值为20,则输出的值为____________________.
解:运行程序框图,输入N=20,i=2,T=0,进入循环:eq \f(N,i)=eq \f(20,2)=10,是,T=1,i=3,否;eq \f(N,i)=eq \f(20,3),否,i=4,否;eq \f(N,i)=eq \f(20,4)=5,是,T=2,i=5,是;跳出循环,输出T=2.故填2.
类型一 算法的概念
(eq \a\vs4\al(2017·钦州期末))下列所给问题中,不可以设计一个算法求解的是 ( )
A.求1+2+3+…+10的和
B.解方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x+y+5=0,,x-y+3=0))
C.求半径为3的圆的面积
D.测量某棵树的高度,判断其是否为大树
解:选项A,利用数列的求和公式或累加,即可得到解决问题的算法;选项B,通过两式相加、相减即可得解,从而得到相应的算法;选项C,已知半径,根据圆的面积公式即可得到解决问题的步骤,从而得到相应的算法;选项D,对“树的大小”没有明确的标准,无法完成任务,不是有效的算法构造.故选D.
点 拨:
算法过程要做到一步一步地执行,每一步执行的操作必须确切,不能含糊不清,且在有限步后必须得到问题的结果.
下列叙述能称为算法的个数为( )
①植树需要运苗、挖坑、栽苗、浇水这些步骤;
②顺序进行下列运算:1+1=2,2+1=3,3+1=4,…,99+1=100;
③从宜昌乘火车到武汉,从武汉乘飞机到北京;
④3x>x+1;
⑤求所有能被3整除的正数,即3,6,9,12,….
A.2 B.3 C.4 D.5
解:①②③可称为算法,④⑤不是.故选B.
类型二 顺序结构
阅读如图所示的程序框图,若输入的a,b,c的值分别是21,32,75,则输出的a,b,c分别是 ( )
A.75,21,32 B.21,32,75
C.32,21,75 D.75,32,21
解:该程序框图的执行过程是:输入21,32,75;x=21;a=75;c=32;b=21;输出75,21,32.故选A.
点 拨:
顺序结构是最简单、最基本的算法结构,语句与语句之间、框与框之间是按照从上到下的顺序进行的.
如图是一个算法的程序框图,已知 a1=1,输出的b=3,则输入的a2等于 ( )
A.3 B.5 C.7 D.9
解:由题意知该算法是计算eq \f(a1+a2,2)的值,则eq \f(1+a2,2)=3,解得a2=5.故选B.
类型三 条件结构
(eq \a\vs4\al(2018·河南六市一模))如图是计算函数y=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-x,x≤-1,,0,-1<x≤2,,x2,x>2))的值的程序框图,则在①、②、③处应分别填入的是 ( )
A.y=-x,y=0,y=x2
B.y=-x,y=x2,y=0
C.y=0,y=x2,y=-x
D.y=0,y=-x,y=x2
解:由题意,在①处,x≤-1,故应填“y= -x”;在②处,x>2,故应填“y=x2”;在③处,-1<x≤2,故应填“y=0”.故选B.
点 拨:
利用条件结构解决算法问题时,重点是分析判断框内的条件是否满足,这直接对应着下一图框中的内容.条件结构的运用与数学的分类讨论紧密结合.
执行如图所示的程序框图,若输入三个数a=lg36,b=lg48,c=1.22,则输出的结果为
( )
A.lg36 B.lg48 C.1.22 D.lg23
解:lg36>lg33eq \r(3)=lg33eq \f(3,2)=eq \f(3,2)=lg2223=lg48>1.22=1.44,故cb,是,a>c,是,输出a.故选A.
类型四 循环结构
(1)(eq \a\vs4\al(2018·信阳期中))《算法统宗》是中国古代数学名著,由明代数学家程大位所著,该作完善了珠算口诀,确立了算盘用法,完成了由筹算到珠算的彻底转变.该作中有“李白沽酒”问题:“李白街上走,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,借问此壶中,原有多少酒?”如图为根据该问题设计的程序框图,若输出S的值为0,则开始输入S的值为 ( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(3,4) C.eq \f(7,8) D.eq \f(15,16)
解:模拟程序的运行,可得:i=1,S=2S-1,是;i=2,S=2(2S-1)-1,是;i=3,S=2[2(2S-1)-1]-1,否,退出循环体,输出S=0.所以2[2(2S-1)-1]-1=0,所以S=eq \f(7,8).故选C.
点 拨:
解决此类型问题时要注意:①要明确是当型循环结构,还是直到型循环结构,根据各自的特点执行循环体;②要明确图中的累计变量,明确每一次执行循环体前和执行循环体后,变量的值发生的变化;③要明确循环体终止的条件是什么,会判断什么时候终止循环体.
(2)(eq \a\vs4\al(2018·郑州三模))阅读如图的程序框图,该算法的功能是输出 ( )
A.数列{2n-1}的第4项
B.数列{2n-1}的第5项
C.数列{2n-1}的前4项的和
D.数列{2n-1}的前5项的和
解:由程序框图可知,该算法运行至i=6时输出A=25-1=31,即数列{2n-1}的第5项.故选B.
点 拨:
辨析循环结构的功能时:①分析进入或退出循环体的条件,确定循环次数;②结合初始条件和输出结果,分析控制循环的变量应满足的条件或累加、累乘变量的表达式.
(1)执行如图的程序框图,如果输入的a,b,k分别为1,2,3,输出的M=eq \f(15,8),那么判断框中应填入的条件为 ( )
A.n
①M=1+eq \f(1,2)=eq \f(3,2),a=2,b=eq \f(3,2),n=2,是;
②M=2+eq \f(2,3)=eq \f(8,3),a=eq \f(3,2),b=eq \f(8,3),n=3,是;
③M=eq \f(3,2)+eq \f(3,8)=eq \f(15,8),a=eq \f(8,3),b=eq \f(15,8),n=4,否,输出eq \f(15,8).结合选项知,判断框内应填“n<4?”,即“n
A.90,86 B.98,78
C.94,82 D.102,74
解:x=86,y=90,s=eq \f(191,7)≠27;x=90,y=86,s=eq \f(571,21)≠27;x=94,y=82,s=eq \f(569,21)≠27;x=98,y=78,s=27,输出x,y分别为98,78.故选B.
类型五 算法语句
(eq \a\vs4\al(2018·银川唐徕回民中学四模))如图为某程序语言,则该程序语言执行的是函数( )的功能.
A.y=x B.y=-x
C.y=|x| D.y=-|x|
解:根据如图所示的程序语言知,该程序语言执行的是函数y=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x,x≥0,,-x,x<0,))即y=|x|的功能.故选C.
点 拨:
条件语句:“IFTHEN”及“IFTHENELSE”的用法在“考点梳理”栏有说明,需要注意的是,若是三段或三段以上的分段函数,通常需用条件语句的嵌套结构.
(eq \a\vs4\al(2018·江苏))一个算法的伪代码如图所示,执行此算法,最后输出的S的值为____________.
解:该伪代码运行3次:第1次,I=3,S=2;第2次,I=5,S=4;第3次,I=7,S=8,结束运行.故输出的S的值为8.故填8.
1.设计算法时,要根据题目进行选择,以简单、程序短、易于在计算机上执行为原则.
2.画程序框图首先要进行结构选择,套用格式.若求只含有一个关系式的函数的函数值时,只用顺序结构就能够解决;若是分段函数或执行时需要先判断才能执行后继步骤的,就必须引入条件结构;如果问题涉及的运算进行了许多重复的步骤,有规律,就可引入变量,应用循环结构.当然,应用循环结构一定要用到顺序结构与条件结构.
3.循环结构的循环控制
通过累加变量记录循环次数,通过判断框决定循环终止与否.用循环结构来描述算法,在画出算法程序框图之前,需要确定的三件事是:①确定循环变量与初始条件;②确定循环体;③确定终止条件.注意直到型循环与当型循环的区别,二者判断框内的条件表述在解决同一问题时恰好相反.解决循环结构框图问题,当循环次数比较少时,可依次列出;当循环次数较多时,可先循环几次,找出规律.要特别注意最后输出的是什么,不要出现多一次或少一次循环的错误.
4.在具体绘制程序框图时,要注意的问题
(1)流程线上要标有执行顺序的箭头.
(2)判断框后边的流程线应根据情况标注“是(Y)”或“否(N)”.
(3)框图内的内容包括累加(积)变量初始值,计数变量初始值,累加值,前后两个变量的差值都要仔细斟酌,不能有丝毫差错.
(4)判断框内条件常用“>”“≥”“<”“≤”“=”等符号,它们的含义是各不相同的,要根据所选循环结构的类型,正确地进行选择.
5.当型循环与直到型循环的区别
(1)WHILE型是先判断条件,后执行循环体,而UNTIL型则是先执行循环体,后判断条件.
(2)WHILE型是当条件满足时执行循环体,不满足时结束循环,而UNTIL型则是条件不满足时执行循环体,条件满足时结束循环.
(3)UNTIL型至少执行一次循环体,而WHILE型执行循环体的次数可能为0.
1.已知直角三角形两直角边长为a,b,求斜边长c的一个算法分下列三步:
①计算c=eq \r(a2+b2);
②输入直角三角形两直角边长a,b的值;
③输出斜边长c的值;
其中正确的顺序是 ( )
A.①②③ B.②③①
C.①③② D.②①③
解:第一步:输入直角三角形两直角边长a,b的值,
第二步:计算c=eq \r(a2+b2),
第三步:输出斜边长c的值.故选D.
2.(eq \a\vs4\al(2018·拉萨月考))按照如图的程序运行,已知输入x的值为2+lg23,则输出y的值为 ( )
A.eq \f(1,24) B.eq \f(1,12) C.eq \f(1,8) D.eq \f(3,8)
解:程序运行如下:x=2+lg23,否;x=3+lg23,此时x≥4,跳出循环,y=(eq \f(1,2))3+lg23=(eq \f(1,2))lg224=eq \f(1,24).故选A.
3.(eq \a\vs4\al(2018·莆田六中三模))相传黄帝时代,在制定乐律时,用“三分损益”的方法得到不同的竹管,吹出不同的音调.“三分损益”包含“三分损一”和“三分益一”,用现代数学的方法解释如下:“三分损一”是在原来的长度减去一分,即变为原来的三分之二;“三分益一”是在原来的长度增加一分,即变为原来的三分之四.如图的程序是与“三分损益”结合的计算过程,若输入的x的值为1,输出的x的值为 ( )
A.eq \f(16,27) B.eq \f(32,27) C.eq \f(8,9) D.eq \f(2,3)
解:程序运行如下:输入x=1,i=1,是, x=eq \f(2,3),i=2,否;否,x=eq \f(8,9),i=3,否;否,x=eq \f(32,27),i=4,是,输出x=eq \f(32,27).故选B.
4.(eq \a\vs4\al(2018·厦门质监))“人工智能之父”——约翰·麦卡锡发明的“91函数”具有一种独特的情趣,给人的心智活动提供了一种愉悦的体验.执行如图所示的程序框图,输入S=100,则输出n=( )
A.3 B.4 C.5 D.6
解:程序运行如下:n=1,否,否,S=111;n=2,否,是,S=101;n=3,否,是,S=91;n=4,是,跳出循环.故选B.
5.(eq \a\vs4\al(2018·长春质监))如图所示的程序框图是为了求出满足2n-n2>28的最小偶数n,那么空白框中的语句及最后输出的n值分别是 ( )
A.n=n+1和6 B.n=n+2和6
C.n=n+1和8 D.n=n+2和8
解:因为程序框图要求的是最小偶数n,故空白框中应填入n=n+2.当n=6时,A=26-62=28,是;当n=8时,A=28-82=192,退出循环,输出n=8.故选D.
6.(eq \a\vs4\al(2017·全国卷Ⅲ))执行如图所示的程序框图,为使输出S的值小于91,则输入的正整数N的最小值为 ( )
A.5 B.4 C.3 D.2
解:当输入的正整数N是所给选项中最小的正整数2时,t=1,M=100,S=0,则第一次循环,S=0+100=100,M=-eq \f(100,10)=-10,t=2;第二次循环,S=100-10=90,M=-eq \f(-10,10)=1,t=3,此时t≤2不成立,输出S=90<91.故选D.
7.(eq \a\vs4\al(2017·江苏))如图是一个算法流程图,若输入x的值为eq \f(1,16),则输出的y的值是____________.
解:初始值x=eq \f(1,16),不满足x≥1,所以y=2+lg2eq \f(1,16)=2-lg224=-2.故填-2.
8.(eq \a\vs4\al(2018·马鞍山二检))某算法的程序框图如图所示,则输出d的最大值为____________.
解:由程序框图得,d表示的就是单位圆上半圆x2+y2=1(y≥0)上的点到直线x-y-2=0的距离,如图所示,
可得dmax=eq \f(|0+0-2|,\r(2))+1=1+eq \r(2).故填1+eq \r(2).
9.(eq \a\vs4\al(2018·长沙一模))如图所示的茎叶图(图1)为高三某班50名学生的化学考试成绩,图2的算法框图中输入的ai为茎叶图中的学生成绩,求输出m,n的值.
4 3 6 7 8
5 0 1 2 3 3 6 8 9
6 0 0 1 3 4 4 6 6 7 8 8 9
7 0 1 2 2 4 5 6 6 6 7 8 8 9 9
8 0 0 2 4 4 5 6 9
9 0 1 6 8
图1
图2
解:由题意可得n的取值为成绩大于等于80的人数,m的取值为成绩大于等于60且小于80的人数,故m=26,n=12.
10.(eq \a\vs4\al(2016·福州文博中学期中))如图,给出了一个程序框图,其作用是输入x的值,输出相应的y的值.
(1)请指出该程序框图所使用的逻辑结构;
(2)若视x为自变量,y为函数值,试写出函数y=f(x)的解析式;
(3)若要使输入的x的值与输出的y的值相等,求输入x的值的集合.
解:(1)程序框图所使用的逻辑结构是条件结构和顺序结构.
(2)解析式为f(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x2,x≤2,,2x-3,2<x≤5,,\f(1,x),x>5.))
(3)依题意得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x≤2,,x2=x,))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2<x≤5,,2x-3=x,))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x>5,,\f(1,x)=x,))
解得x=0,或x=1,或x=3,
故所求的集合为{0,1,3}.
11.(eq \a\vs4\al(2018·重庆八中期末))已知数列{an}的通项公式为an=n·2n,为了求数列{an}的前n项和,现已给出解决该问题的算法程序框图.
(1)请在图中执行框①②处填上适当的表达式,使该算法完整;
(2)求n=4时,输出S的值.
解:(1)由已知可得程序的功能是求数列{an}的前n项和,由于S的初始值为0,且①与②之间有“a=a+1”,故第①处填“S=S+ab”;又因为循环变量b的初值为2,故循环变量b的值须执行b=2b,第②处填“b=2b”.
(2)n=4时,S=1×2+2×22+3×23+4×24=98.
(eq \a\vs4\al(2018·唐山二模))下图是某桌球游戏计分程序框图,下列选项中输出数据不符合该程序的为 ( )
A.i=15,S=120 B.i=13,S=98
C.i=11,S=88 D.i=11,S=81
解:观察各选项i最小取11,“红球落袋且黑球落袋”才可能继续循环,且循环一次得1+7=8分.则由120=15×8,88=11×8知A,C符合程序.i=11,S=81,否,输出i=11,S=81,故D符合.对于B:i=12,S=89,S=96;i=13,S=97,则只能输出i=13,S=97或S=104,不可能输出i=13,S=98.故选B.图形符号
名 称
功 能
①
表示一个算法的起始和结束
②
表示一个算法输入和输出的信息
③
赋值、计算
④
判断某一条件是否成立,成立时在出口处标明“是”或“Y”;不成立时标明“否”或“N”
⑤
连接程序框
○
⑥
连接程序框图的两部分
IF 条件 THEN
语句体1
ELSE
语句体2
END IF
INPUT x
IF x>=0 THEN
PRINT x
ELSE
PRINT -x
END IF
END
I=1
S=1
WHILE I<6
I=I+2
S=2S
WEND
PRINT S
END
高考数学(理数)一轮复习学案10.9《正态分布》(含详解): 这是一份高考数学(理数)一轮复习学案10.9《正态分布》(含详解),共10页。
高考数学(理数)一轮复习学案9.7《双曲线》(含详解): 这是一份高考数学(理数)一轮复习学案9.7《双曲线》(含详解),共9页。
高考数学(理数)一轮复习学案9.6《椭 圆》(含详解): 这是一份高考数学(理数)一轮复习学案9.6《椭 圆》(含详解),共11页。