人教版必修3高一数学第一章 算法初步 同步习题及答案.docx

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人教版必修3高一数学第一章算法初步同步习题及答案

重点列表：

重点

名称

重要指数

重点1

算法的概念

★★★

重点2

顺序结构

★★★★

重点3

分支结构

★★★★

重点详解：

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，并能有效的执行，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

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

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：

程序语句

1．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．

2．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．

3．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）．

4．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ENDIF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.

【答案】

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

程序语句

1．INPUT　“提示内容”；变量

2．PRINT　“提示内容”；表达式

3．变量＝表达式

4．

（1）

IF　条件　THEN

　语句体1

ELSE

　语句体2

ENDIF

（2）

重点1：

算法的概念

【要点解读】

算法是指按照一定规则解决某一类问题的明确和有限的步骤．

【考向1】算法的概念

【例题】下列语句是算法的个数为（　　）

①从济南到巴黎：

先从济南坐火车到北京，再坐飞机到巴黎；

②统筹法中“烧水泡茶”的故事；

③测量某棵树的高度，判断其是否为大树；

④已知三角形的两边及夹角，利用三角形的面积公式求出该三角形的面积．

A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4

【评析】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．

【考向2】经典算法

【例题】“韩信点兵”问题．韩信是汉高祖刘邦手下的大将，为了保守军事机密，他在点兵时采用下述方法：

先令士兵从1～3报数，结果最后一个士兵报2；再令士兵从1～5报数，结果最后一个士兵报3；又令士兵从1～7报数，结果最后一个士兵报4.这样，韩信很快就知道了自己部队士兵的总人数．请设计一个算法，求出士兵至少有多少人．

解：

在本题中，士兵从1～3报数，最后一个士兵报2，说明士兵的总人数是除以3余2，其他两种情况依此类推．

（算法一）步骤如下：

第一步：

先确定最小的满足除以7余4的数是4；

第二步：

依次加7就得到所有满足除以7余4的数：

4，11，18，25，32，39，46，53，60，…；

第三步：

在第二步所得的一列数中确定最小的满足除以5余3的正整数：

18；

第四步：

依次加上35，得18，53，88，…；

第五步：

在第四步得到的一列数中，找到最小的满足除以3余2的正整数：

53，这就是我们要求的数．

（算法二）步骤如下：

第一步：

先确定最小的满足除以3余2的数是2；

第二步：

依次加3就得到所有满足除以3余2的数：

2，5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，35，38，41，44，47，50，53，56，…；

第三步：

在第二步所得的一列数中确定最小的满足除以5余3的正整数：

8；

第四步：

然后依次加15就得8，23，38，53，…，不难看出，这些数既满足除以3余2，又满足除以5余3；

第五步：

在第四步所得的一列数中找到满足除以7余4的最小数是53，这就是我们要求的数．

【评析】给出一个问题，设计算法时要注意：

（1）认真分析问题，研究解决此问题的一般方法；

（2）将解决问题的过程分解成若干步骤；（3）用简练的语言将各步骤表示出来；（4）把解题过程条理清楚地表达出来，就得到一个明确的算法．对于同一问题，可以设计不同的算法，其最终的结果是一样的，但解决问题的繁简程度不同，我们要寻找最优算法．

重点2：

顺序结构

【要点解读】

（1）程序框图又称流程图，是一种用规定的图形、指向线及文字说明来准确、直观地表示算法的图形．

（2）程序框图通常由程序框和流程线组成．

（3）基本的程序框有终端框（起止框）、输入、输出框、处理框（执行框）、判断框．

输入语句、输出语句、赋值语句的格式与功能

语句

一般格式

功能

输入语句

INPUT“提示内容”；变量

输入信息

输出语句

PRINT“提示内容”；表达式

输出常量、变量的值和系统信息

赋值语句

变量＝表达式

将表达式的值赋给变量

【考向1】顺序结构程序框图

【例题】已知点P（x0，y0）和直线l：

Ax＋By＋C＝0，求点P（x0，y0）到直线l的距离d，写出其算法并画出流程图．

解：

算法如下：

第一步：

输入x0，y0及直线方程的系数A，B，C.

第二步：

计算z1＝Ax0＋By0＋C.

第三步：

计算z2＝A2＋B2.

第四步：

计算d＝

.

第五步：

输出d.

流程图如图所示：

【评析】顺序结构是一种最简单、最基本的结构，可严格按照传统的解题思路写出算法步骤，画出程序框图．注意语句与语句之间，框与框之间是按从上到下的顺序进行的．

【考向2】顺序结构语句

【例题】请写出下面运算输出的结果．

（1）a＝5

b＝3

c＝（a＋b）/2

d＝c*c

PRINT　“d＝”；d

（2）a＝1

b＝2

c＝a＋b

b＝a＋c－b

PRINT　“a＝，b＝，c＝”；a，b，c

（3）a＝10

b＝20

c＝30

a＝b

b＝c

c＝a

PRINT　“a＝，b＝，c＝”；a，b，c

解：

（1）语句“c＝（a＋b）/2”是将a，b之和的一半赋值给变量c，语句“d＝c*c”是将c的平方赋值给d，最后输出d的值．故输出结果为d＝16.

（2）语句“c＝a＋b”是将a，b之和赋值给c，语句“b＝a＋c－b”是将a＋c－b的值赋值给了b.故输出结果为a＝1，b＝2，c＝3.

（3）经过语句“a＝b”后a，b，c的值是20，20，30，经过语句“b＝c”后a，b，c的值是20，30，30，经过语句“c＝a”后a，b，c的值是20，30，20.故输出结果为a＝20，b＝30，c＝20.

【评析】①将一个变量的值赋给另一个变量，前一个变量的值保持不变；②可先后给一个变量赋多个不同的值，但变量的取值总是最后被赋予的值．

重点3：

分支结构

【要点解读】

条件语句

（1）算法中的条件结构与条件语句相对应．

（2）条件语句的格式及框图

①IF－THEN格式

②IF－THEN－ELSE格式

【考向1】分支机构程序框图

【例题】某铁路客运部门规定甲、乙两地之间旅客托运行李的费用c（单位：

元）与行李的重量w（单位：

kg）之间的关系为c＝

写出计算费用c的算法并画出程序框图．

解：

算法如下：

第一步：

输入行李的重量w；

第二步：

如果w≤50，那么c＝0.53w，

否则c＝50×0.53＋（w－50）×0.85；

第三步：

输出托运费c.

程序框图如图所示：

【评析】条件结构的运用与数学的分类讨论有关．设计算法时，哪一步要分类讨论，哪一步就需要用条件结构．

【考向2】条件语句

【例题】设计算法，求关于x的方程ax＋b＝0的解．

解：

程序框图如图所示．

根据框图可写出程序语言：

INPUTa，b

IFa〈〉0THEN

　PRINT“x＝”；－b/a

ElSE

　IFb＝0THEN

PRINT“解集为R”

　ELSE

PRINT“此方程无解”

　ENDIF

ENDIF

END

【评析】对于三段或三段以上的分段函数求函数值的问题，通常需用条件语句的嵌套结构．本例是条件语句内套条件语句，即用了两个条件语句，必须有两个ENDIF，请读者指出前后ENDIF分别结束的条件语句．

难点列表：

难点

名称

难度指数

难点1

循环结构

★★★★

难点2

算法案例

★★★★★

难点详解：

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____________．

循环语句

（1）当型循环语句

当型（WHILE型）语句的一般格式为：

________________．

（2）直到型循环语句

直到型（UNTIL型）语句的一般格式为：

______________．

【答案】循环结构　循环体　①直到型循环结构　

②当型循环结构

（1）

（2）

难点1：

循环结构

【要点解读】

循环语句

（1）算法中的循环结构与循环语句相对应．

（2）循环语句的格式及框图．

①UNTIL语句

②WHILE语句

【考向1】循环结构程序框图

【例题】设计一个算法求1＋

＋…＋

＋

的值，并画出程序框图．

解：

当型循环：

算法如下：

第一步：

令i＝1，S＝0；

第二步：

若i≤10成立，则执行第三步，否则，输出S；

第三步：

计算S＝S＋

，i＝i＋1，返回第二步．

程序框图如图所示：

直到型：

算法如下：

第一步：

令i＝1，S＝0；

第二步：

计算S＝S＋

，i＝i＋1；

第三步：

若i>10，则输出S，否则，返回第二步．

程序框图如图所示：

【评析】如果算法问题里涉及的运算进行了许多次重复的操作，且先后参与运算的数之间有相同的规律，就可引入变量循环参与运算（我们称之为循环变量），应用循环结构．在循环结构中，要注意根据条件设计合理的计数变量、累加和累乘变量及其个数等，特别要使条件的表述恰当、准确．

【考向2】循环语句

【例题】读下面的程序：

INPUT　n

　i＝1

　S＝1

WHILE　i<＝n

　S＝S*i

　i＝i＋1

WEND

PRINT　S

END

上面的程序在执行时输入6，那么输出的结果为（　　）

A．6B．720C．120D．1

【评析】计算机执行此程序时，遇到WHILE语句，先判断条件是否成立，如果成立，则执行WHILE和WEND之间的循环体，然后返回到WHILE语句再判断上述条件是否成立，直至返回到WHILE语句判断上述条件不成立为止，这时不再执行循环体，而执行WEND后面的语句，这是当型循环．

难点2：

算法案例

【要点解读】

算法案例

（1）辗转相除法

辗转相除法是用于求两个正整数的最大公约数的一种方法，这种算法是由欧几里得在公元前330年左右首先提出的，因此又叫欧几里得算法．

（2）更相减损术的定义

任给两个正整数（若是偶数，先用2约数），以较大的数减较小的数，接着把所得的差与较小的数比较，并以大数减小数，直到所得的数相等为止，则这个数（等数）（或这个数与约简的数的乘积）就是所求的最大公约数．

（3）秦九韶算法

秦九韶算法是我国南宋数学家秦九韶在他的代表作《数书九章》中提出的一种用于计算一元n次多项式的值的方法．

【考向1】辗转相除法与更相减损术

【例题】用更相减损术求120与75的最大公约数时，反复相减，直至求出结果，进行减法运算的次数为（　　）

A．4B．5

C．6D．3

解析：

∵120－75＝45,75－45＝30,45－30＝15,30－15＝15，

∴120与75的最大公约数是15，共进行4次减法运算．

答案：

A

【考向2】秦九昭算法

【例题】用秦九韶算法求多项式f（x）＝7x7＋6x6＋5x5＋4x4＋3x3＋2x2＋x＋8的值，当x＝3时，v3的值为（　　）

A．27B．86

C．262D．789

答案：

B

【趁热打铁】

1．用辗转相除法求108和45的最大公约数为（　　）

A．2B．9

C．18D．27

2．已知程序如下：

当输入x的值为5时，输出的结果为（　　）

A．15B．76

C．84D．34

3．某程序框图如图所示，该程序运行后输出S的结果是（　　）

A.

B.

C.

D.

4．下列程序运行后的输出结果是（　　）

A．17B．19

C．21D．23

5．计算机中常用16进制，采用数字0～9和字母A～F共16个计数符号，与10进制的对应关系如下表：

16进制

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

F

10进制

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

那么，16进制中的16C化为十进制数应为（　　）

A．1612B．364

C．5660D．360

6．如下框图，当x1＝6，x2＝9，p＝8.5时，x3等于（　　）

A．7B．8

C．10D．11

7．如图框图

（1）若输入4，则输出的是________；

（2）若输出32，则输入的是________．

8．阅读如图所示的程序框图，运行相应的程序，输出的结果S＝________.

9．根据如图所示的框图，说明该流程图解决什么问题，写出相应的算法，并回答下列问题：

（1）若输入x的值为5，则输出的结果是什么？

（2）若输出的值为8，则输入的x的值是什么？

（3）要使输出的值最小，输入的x的值应是多少？

10．如图是为求310的值而设计的程序框图，请回答下列问题．

（1）将空白处补上，指明它是循环结构中的哪一种类型；

（2）画出它的另一种循环结构框图．

第一章

1解析：

∵108＝2×45＋18,45＝2×18＋9,18＝9×2，

∴108和45的最大公约数为9.

答案：

B

2解析：

该程序表示的是输入x输出函数

y＝

的值．

答案：

A

答案：

C

5解析：

16C（16）＝1×162＋6×16＋12×160＝256＋96＋12＝364.

答案：

B

6解析：

当x3＝7时，|6－9|<|9－7|，即3<2，此时p＝

＝8，输出p＝8，A不正确；当x3＝8时，|6－9|<|9－8|，即3<1，此时p＝

＝8.5，输出p＝8.5，B正确．同理可验证C、D不正确．

答案：

B

7解析：

（1）若输入4，

∵4>1，

∴y＝－2×4＋32＝24.

（2）若输出32，当x2＋4x＝32时，x1＝4，x2＝－8；

当32＝－2x＋32时x＝0，

∵4>1，－8<1，当x＝0时，y＝02＋4×0＝0≠32，

∴x＝－8.

答案：

（1）24　

（2）－8

8解析：

第一次循环S＝1，a＝3，n＝2，

第二次循环S＝4，a＝5，n＝3，

第三次循环S＝9，a＝7，跳出循环．

故输出的值为9.

答案：

9

10解：

（1）空白部分应填：

i≤10？

，它为当型循环结构；

（2）直到型循环结构的程序框图如下图所示：