高一數(shù)學 1.3.2《算法案例》秦九邵算法 課件（新人教A版必修3）

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,歡迎進入數(shù)學課堂,1.3算法案例,第二課時,問題提出,1.輾轉相除法和更相減損術，是求兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)的優(yōu)秀算法，我們將算法轉化為程序后，就可以由計算機來執(zhí)行運算，實現(xiàn)了古代數(shù)學與現(xiàn)代信息技術的完美結合.,2.對于求n次多項式的值，在我國古代數(shù)學中有一個優(yōu)秀算法，即秦九韶算法，我們將對這個算法作些了解和探究.,秦九韶算法,[問題1]設計求多項式f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7當x=5時的值的算法,并寫出程序.,x=5f=2＊x^5-5＊x^4-4＊x^3+3＊x^2-6＊x+7PRINTfEND,程序,點評:上述算法一共做了15次乘法運算,5次加法運算.優(yōu)點是簡單,易懂;缺點是不通用,不能解決任意多項多求值問題,而且計算效率不高.,知識探究(一):秦九韶算法的基本思想,思考2:在上述問題中，若先計算x2的值，然后依次計算x2x，(x2x)x，((x2x)x)x的值，這樣每次都可以利用上一次計算的結果，，那么一共做了多少次乘法運算和多少次加法運算？,9次乘法運算，5次加法運算.,第二種做法與第一種做法相比,乘法的運算次數(shù)減少了,因而能提高運算效率.而且對于計算機來說,做一次乘法所需的運算時間比做一次加法要長得多,因此第二種做法能更快地得到結果.,思考3:能否探索更好的算法,來解決任意多項式的求值問題?,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+7,v0=2v1=v0 x-5=25-5=5v2=v1x-4=55-4=21v3=v2x+3=215+3=108v4=v3x-6=1085-6=534v5=v4x+7=5345+7=2677,,所以,當x=5時,多項式的值是2677.,這種求多項式值的方法就叫秦九韶算法.,5次乘法運算，5次加法運算.,思考4:利用最后一種算法求多項式f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0的值，這個多項式應寫成哪種形式？,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:對于f(x)=(…((anx+an-1)x+an-2)x+…+a1)x+a0，由內向外逐層計算一次多項式的值，其算法步驟如何？,第一步，計算v1=anx+an-1.,第二步，計算v2=v1x+an-2.,第三步，計算v3=v2x+an-3.…,第n步，計算vn=vn-1x+a0.,思考5:上述求多項式f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0的值的方法稱為秦九韶算法，利用該算法求f(x0)的值，一共需要多少次乘法運算，多少次加法運算？,思考6:在秦九韶算法中，記v0=an，那么第k步的算式是什么？,vk=vk-1x+an-k(k=1，2，…，n),n次乘法運算，n次加法運算,知識探究(二):秦九韶算法的程序設計,思考1:用秦九韶算法求多項式的值，可以用什么邏輯結構來構造算法？其算法步驟如何設計？,第一步，輸入多項式的次數(shù)n，最高次項的系數(shù)an和x的值.,第二步，令v=an，i=n-1.,第三步，輸入i次項的系數(shù)ai.,第四步，v=vx+ai，i=i-1.,第五步，判斷i≥0是否成立.若是，則返回第二步；否則，輸出多項式的值v.,思考2:該算法的程序框圖如何表示？,,思考3:該程序框圖對應的程序如何表述？,INPUT“n=”；n,INPUT“an=”；a,INPUT“x=”；x,v=an,i=n-1,WHILEi>=0,INPUT“ai=”；b,v=v*x+b,i=i-1,WEND,PRINTy,END,,理論遷移,,例1已知一個5次多項式為用秦九韶算法求f(5)的值.,f(x)=((((5x+2)x+3.5)x-2.6)x+1.7)x-0.8.,v1=55+2=27；,v2=275+3.5=138.5；,v3=138.55-2.6=689.9；,v4=689.95+1.7=3451.2；,v5=3451.25-0.8=17255.2.,所以f(5)==17255.2.,,變式：例2已知一個5次多項式為用秦九韶算法求當x=5時，V1,V3的值及求f(5)的值做多少次乘法運算.,解：f(x)=((((5x+0)x+3.5)x+0)x+1.7)x-0.8.,v1=55+0=25；,v2=255+3.5=128.5；,v3=128.55+0=642.5；,v4=642.55+1.7=3214.2；,v5=3214.25-0.8=16070.8.,所以v1=25，v3=642.5，f(5)=16070.8.,例3閱讀下列程序，說明它解決的實際問題是什么？,INPUT“x=”；an=0y=0WHLEn<5y=y+(n+1)*a∧nn=n+1WENDPRINTyEND,,求多項式在x=a時的值.,小結作業(yè),評價一個算法好壞的一個重要標志是運算的次數(shù)，如果一個算法從理論上需要超出計算機允許范圍內的運算次數(shù)，那么這樣的算法就只能是一個理論算法.在多項式求值的各種算法中，秦九韶算法是一個優(yōu)秀算法.,作業(yè)：P45練習：2.P48習題1.3A組：2.,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,