人教版高数必修三第4讲：中国古代数学中的算法案例 (学生版)

中国古代数学中的算法案例

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1．理解算法案例的算法步骤和程序框图.

2．引导学生得出自己设计的算法程序.

3. 体会算法的基本思想，提高逻辑思维能力，发展有条理地思考与数学表达能力.

1．求两个正整数最大公约数的算法

(1)更相减损之术(等值算法)

用两数中较大的数减去较小的数，再用差数和较小的数构成新的一对数，再用大数减小数，以同样的操作一直做下去，直到产生一对相等的数，这个数就是最大公约数．

(2)用“等值算法”求最大公约数的程序

2．割圆术

用圆内接正多边形面积逐渐逼近圆的面积的算法是计算圆周率的一种方法．

3.秦九韶算法:

把一个n次多项式f(x)＝a n x n＋a n－1x n－1＋…＋a1x＋a0改写成如下形式：

f(x)＝a n x n＋a n－1x n－1＋…＋a1x＋a0

＝(a n x n－1＋a n－1x n－2＋…＋a1)x＋a0

＝((a n x n －2＋a n －1x n －3

＋…＋a 2)x ＋a 1)x ＋a 0

＝…

＝(…((a n x ＋a n －1)x ＋a n －2)x ＋…＋a 1)x ＋a 0

求多项式的值时，首先计算最内层括号内一次多项式的值，然后由内向外逐层计算一次多项式的值．这样通过一次式的反复运算，逐步得出高次多项式的值的方法称作秦九韶算法。 观察上述秦九韶算法中的n 个一次式可见，只要令⎩⎨⎧+==--k n k k

n a x v v a v 10其中n k ,,2,1Λ=就得到了一个递推关系。这个递推关系是一个反复执行的步骤，可用循环语句来实现。

理解秦九韶算法的关键：一是弄清算法原理是加法对乘法的分配律，二是弄清算法设计中递推关系是一个反复执行的运算，故用循环语句来实现。

（1）秦九韶算法过程分析：

由于⎩⎨⎧+==--k

n k k n a x v v a v 10其中k ＝1,2，…，n .

这样我们便可由v 0依次求出v 1，v 2，…，v n ：

v 1＝v 0x ＋a n －1，v 2＝v 1x ＋a n －2，v 3＝v 2x ＋a n －3，…，v n ＝v n －1x ＋a 0。

于是我们用v 来记录每次一次式计算的结果，最初赋值v ＝a n ，用v ＝v *x ＋a n －i 实现递推循环，i 的初值为1，i ＝i ＋1记录循环次数，i ≤n 控制何时结束循环输出v .f (x )的系数a k 用一个循环语句实现输入。

（2）f (x )＝a n x n ＋a n －1x n －1＋…＋a 1x ＋a 0当x ＝x 0时，求函数值f (x 0)的算法设计。

程序框图：

（3）用秦九韶算法将一个多项式(n 次)的至多

()2

1+n n 次乘法和n 次加法运算减少为至多n 次乘法和n 次加法运算，大大提高了运算效率。

类型一用更相减损术求两个正整数的最大公约数

例1：求80和36的最大公约数．

练习1：用更相减损之术分别求下列两组数的最大公约数：

(1)78与36；(2)1 515与600.

类型二用辗转相除法求两个正整数的最大公约数

例2：用辗转相除法求546与429的最大公约数.

练习1：用辗转相除法求288和123的最大公约数．

练习2：用辗转相除法求355和60的最大公约数．

类型三用秦九韶算法求多项式的值

例3：用秦九韶算法求多项式f(x)＝x5＋0.11x3－0.15x－0.04当x＝0.3时的值．练习1：已知函数f(x)＝x3－2x2－5x＋6，用秦九韶算法求f(10)的值．

练习2：已知函数f(x)＝x3－2x2＋5x＋6，用秦九韶算法求f(10)的值．

练习3：已知多项式f(x)＝3x5－2x2－5x4＋3x3＋x，则f(2)＝________.

类型四求三个正整数的最大公约数

例4：求三个数324、243、270的最大公约数．

练习1：求324,243和135的最大公约数．

类型五求两个正整数的最小公倍数

例5：求375、85的最小公倍数

练习1：求80与36的最小公倍数．

1．秦九韶算法与直接计算相比较，下列说法错误的是( )

A．秦九韶算法与直接计算相比，大大节省乘法的次数，使计算量减少，并且逻辑结构简单B．秦九韶算法减少做乘法的次数，在计算机上也就加快了计算的速度

C．秦九韶算法减少做乘法的次数，在计算机上也就降低了计算的速度

D．秦九韶算法避免对自变量x单独做幂的计算，而是与系数一起逐次增长幂次，从而可提高计算的精度

2．用圆内接正多边形逼近圆，因而得到的圆周率总是________π的实际值．( )

A．大于等于B．小于等于 C．等于D．小于

3．用更相减损之术求88与24的最大公约数为( )

A．2 B．7 C．8 D．12

4．三个数72,120,168的最大公约数是________．

5．用秦九韶算法计算f(x)＝9x6＋3x5＋4x4＋6x3＋x2＋8x＋1，当x＝3时的值，需要进行________次乘法和________次加法运算．

6．已知f(x)＝x5＋x3＋x2＋x＋1，求f(3)的值．

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