4.信息技术中的数学问题

4．信息技术中的数学问题 解读课标

伴随着计算机和网络技术的迅猛发展，人类社会已步入信息时代，并将迈人后信息化时代：IT 技术、赛伯空间、数字化技术、智能通讯等信息技术彻底改变着我们的生活方式与思维方式．

计算器、计算机正深刻影响着数学学习内容和方式，现代信息技术是学习数学和解决问题的有力工具．近年出现的以信息技术为背景的问题是中考竞赛试卷一道靓丽的风景，这类问题将信息技术与数学知识有机融合和渗透，构思巧妙、立意新颖，其内容涉及计算机常识（数制、字节等）、计算机的数据输出、计算机中的数据处理、计算机运算程序、网络与通讯等．

解决这类问题的关键是找到数学知识与其内在的联系，将其转化为数学问题．

问题解决

例1给出下列程序，且已知当输入的x 值为1时，输出值为1；输入的x 值为1-时，输出值为3-，则当

输入的x 值为12

时，输出值为________．

试一试把程序流程图用代数式表示，由条件先求出k 、b 的值．

例2计算机利用的是二进制数，它共有两个数码0、1，将一个十进制数转化为二进制数，只需把该数

写成若干个2n 数的和，依次写出1或0即可，如()4321()219162112020212110011+=++=⨯+⨯+⨯+⨯+=．

为二进制下5的位数，则十进制数2004是二进制下的( )．

A ．10位数

B ．11位数

C 12位数

D ．13位数

试一试本例渗透了计算机的基本知识——“二进制计算”，无论何种进制的数都可表示为与数位上的数字、进制值有关联的和的形式．

例3一条信息可通过如图所示的网络线由上（A 点）往下向各站点传送．例如信息到2b 点可由经1a 的站点送达，也可由经2a 的站点送达，共有两条途径传送，那么信息由A 点到达3d 的不同途径共有多少条．

试一试在阅读理解的基础上，画出路线示意图，穷举得出结论．

+b ×k 输出立方输入x c 3c 2b 2d 5d 4c 4b 3d 3d 2d 1b 1

c 1

a 2a 1A

例4你觉得手机很神奇吗？它能在瞬间清晰地传递声音、文字、图像等信号，据说以后还能发送味道、触觉信息呢！这里都有手机中电脑芯片的功劳．其实，这些信号在电脑芯片中都是以二进制数的形式给出的．每个二进制数都由0和1构成，电脑芯片上电子元件的“开”、“关”分别代表“1”和“0”．一组电子元件的“开”“关”状态就表示相应的二进制数，例如“开”“开”“关”表示“110”，

如图，电脑芯片的某段电路上分布着一组电子元件（假设它们首尾不相连），且相邻的两个元件不能同时是关的．（以下各小题要求写出解答过程）

（1）若此电路上有4个元件，则这4个元件所有不同的“开”“关”状态共有多少种？（请一一列出）

（2）若用k a 表示电路上()1k k ≥只电子元件所有不同的“开”“关”状态数，试探索k a 、1k a +、2k a +之间的关系式（不要求论证）；

（3）试用（2）中探索出的递推关系式，计算10a 的值．

试一试对于（l ），通过穷举，得出答案值；对于（2），从特例入手，归纳出相应关系式．

例5先阅读下面的材料，再解答后面各题．

现代社会对保密要求越来越高，密码正在成为人们生活的一部分．有一种密码的明文（真实文）按计算机键盘字母排列分解，其中Q 、W 、E 、…、N 、M 这26个字母依次对应1、2、3、…、25、26这26个正整数（见下表）：

Q W E R T Y U I O P A S D

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 F G H J K L Z X C V B N M

14 15 16 17 18

19 20 21 22 23 24

25 26 给出一个变换公式：

()()()',126,332'17,26,3131'8,126,32.3⎧=⎪⎪+⎪=+⎨⎪⎪+=+⎪⎩

是正整数，≤≤被整除，是正整数，1≤≤被除余，是正整数，≤≤被除余x x x x x x x x x x x x x x x 将明文转换成密文，如：

42417193

+→+=，即R 变为L ； 111118123

+→+=，即A 变为S ． 将密文转换成明文，如：

()2132117 210→⨯--=，即X 变为P ；

()133138 114→⨯--=，即D 变为F ．

（1）按上述方法将明文NET 译为密文；

（2）若按上述方法将明文译成的密文为DWN ，请找出它的明文．

试一试对于（1），由明文选择变换公式，求得相应整数，推出密文；对于（2），逆用变换公式，即由'x 导出x 值，推出明文，解题的关键是确定变换公式中'x 的取值范围．

电话号码的破译

例6同学们看电影、看电视时，经常遇到破译密码的故事情节，在军事上、商业上，为了保密，都采用密码．破译密码需要有解密的“钥匙”，下面我们也来破译一个电话号码：一名间谍在他所追踪的人拨打电话时（话机是拨盘式的，如图，话机上的数字排列顺序是1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，图中画出了拨数字5时相应的小孔转过的路线），随着拨号盘转回的声音，用铅笔以同样的速度在纸上画线，他画出的6条线如下：

他很快就知道了那人拨的电话号码，这个号码是多少？

分析与解从电话拨盘上可以看出，拨1时，画出的线段最短，拨0时，画出的线段最长，由于画线速度相同，所以，每个数字所对应的线段应比它下一个数所对应的线段增加一个固定的长度．间谍所画下的这6条线段的长度互不相等，所表示的6个数字当然也不一样，在0~9这10个数字的6个数字中至少有2个数字是相邻的（想一想为什么），因此，长度最接近的两条线段的长度差，就一定是上面所谈到的那个固定长度．

通过对这6条线段进行度量，可以发现第一条线段与第二条线段最为接近，它们相差0.6厘米（相当于

1个格子的宽度）

．由于最长的线段与最短的线段相差5.4厘米（相当于9个格子的宽度），因此可以断定最长的线段代表数字0，而最短的线段则代表1．

第一条线段比第三条线段长3厘米，因此第一条线段代表156+=，同样可推知第六条线段代表3，第四条线段代表8，第二条线段代表5，所以这个电话号码是651803．

⑨⑧⑦

⑥

⑩②③

④⑤①cm cm cm cm cm 1.864.80.63 3.6cm