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(全國版)2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第11章 算法初步、復(fù)數(shù)、推理與證明 第1講 算法初步學(xué)案

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1、 第1講 算法初步 板塊一 知識梳理·自主學(xué)習(xí) [必備知識] 考點(diǎn)1 算法的框圖及結(jié)構(gòu) 1.算法 算法通常是指按照一定規(guī)則解決某一類問題的明確程序或有限的步驟.這些程序或步驟必須是明確和有效的,而且能夠在有限步之內(nèi)完成. 2.程序框圖 程序框圖又稱流程圖,是一種用程序框、流程線及文字說明來表示算法的圖形.通常,程序框圖由程序框和流程線組成,一個或幾個程序框的組合表示算法中的一個步驟;流程線帶有方向箭頭,按照算法進(jìn)行的順序?qū)⒊绦蚩蜻B接起來. 3.三種基本邏輯結(jié)構(gòu) 考點(diǎn)2 算法語句的格式及框圖 1.輸入語句、輸出語句、賦值語句的格式與功能 2.條件語句的格

2、式及框圖 (1)IF-THEN格式 (2)IF-THEN-ELSE格式 3.循環(huán)語句的格式及框圖 (1)UNTIL語句 (2)WHILE語句 [必會結(jié)論] 1.注意區(qū)分處理框與輸入框,處理框主要是賦值、計算,而輸入框只是表示一個算法輸入的信息. 2.循環(huán)結(jié)構(gòu)中必有條件結(jié)構(gòu),其作用是控制循環(huán)進(jìn)程,避免進(jìn)入“死循環(huán)”,是循環(huán)結(jié)構(gòu)必不可少的一部分. 3.注意區(qū)分當(dāng)型循環(huán)與直到型循環(huán).直到型循環(huán)是“先循環(huán),后判斷,條件滿足時終止循環(huán)”,而當(dāng)型循環(huán)則是“先判斷,后循環(huán),條件滿足時執(zhí)行循環(huán)”.兩者的判斷框內(nèi)的條件表述在解決同一問題時是不同的,它們恰好相反. [考點(diǎn)自測

3、] 1.判斷下列結(jié)論的正誤.(正確的打“√”,錯誤的打“×”) (1)算法只能解決一個問題,不能重復(fù)使用.(  ) (2)一個程序框圖一定包含順序結(jié)構(gòu),但不一定包含條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu).(  ) (3)算法可以無限操作下去. (  ) (4)條件結(jié)構(gòu)的出口有兩個,但在執(zhí)行時,只有一個出口是有效的. (  ) (5)?是賦值框,有計算功能.(  ) (6)當(dāng)型循環(huán)是給定條件不成立時執(zhí)行循環(huán)體,反復(fù)進(jìn)行,直到條件成立為止. (  ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× 2.[2017·北京高考]執(zhí)行如圖所示的程序框圖,輸出的s值為(  ) A.2

4、 B. C. D. 答案 C 解析 開始:k=0,s=1; 第一次循環(huán):k=1,s=2; 第二次循環(huán):k=2,s=; 第三次循環(huán):k=3,s=,此時不滿足循環(huán)條件,輸出s, 故輸出的s值為.故選C. 3.[2016·全國卷Ⅱ]中國古代有計算多項(xiàng)式值的秦九韶算法,右圖是實(shí)現(xiàn)該算法的程序框圖.執(zhí)行該程序框圖,若輸入的x=2,n=2,依次輸入的a為2,2,5,則輸出的s=(  ) A.7 B.12 C.17 D.34 答案 C 解析 k=0,s=0,輸入a=2,s=0×2+2=2,k=1;輸入a=2,s=2×2+2=6,k=2;輸入a=5,s=6×2+5=17

5、,k=3>2,輸出s=17.故選C. 4.[2017·山東高考]執(zhí)行如圖所示的程序框圖,當(dāng)輸入的x的值為4時,輸出的y的值為2,則空白判斷框中的條件可能為(  ) A.x>3? B.x>4? C.x≤4? D.x≤5? 答案 B 解析 輸入x=4,若滿足條件,則y=4+2=6,不符合題意;若不滿足條件,則y=log24=2,符合題意,結(jié)合選項(xiàng)可知應(yīng)填x>4?.故選B. 5.[2018·樂山模擬]一算法的程序框圖如圖所示,若輸出的y=,則輸入的x可能為(  ) A.-1 B.1 C.1或5 D.-1或1 答案 B 解析 這是一個用條件分支結(jié)構(gòu)設(shè)計的算法, 該

6、程序框圖所表示的算法的作用是求分段函數(shù)y=的函數(shù)值,輸出的結(jié)果為,當(dāng)x≤2時,sin=,解得x=1+12k,或x=5+12k,k∈Z,即x=1,-7,-11,… 當(dāng)x>2時,2x=,解得x=-1(不符,舍去), 則輸入的x可能為1.故選B. 板塊二 典例探究·考向突破 考向 算法的基本結(jié)構(gòu) 例 1 [2017·全國卷Ⅲ]執(zhí)行如圖所示的程序框圖,為使輸出S的值小于91,則輸入的正整數(shù)N的最小值為(  ) A.5 B.4 C.3 D.2 答案 D 解析 假設(shè)N=2,程序執(zhí)行過程如下: t=1,M=100,S=0, 1≤2,S=0+100=100,M=-=-10,t=2

7、, 2≤2,S=100-10=90,M=-=1,t=3, 3>2,輸出S=90<91.符合題意. ∴N=2成立.顯然2是最小值.故選D. 觸類旁通 利用循環(huán)結(jié)構(gòu)表示算法應(yīng)注意的問題 (1)注意是利用當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu),還是直到型循環(huán)結(jié)構(gòu); (2)注意選擇準(zhǔn)確地表示累計的變量; (3)注意在哪一步開始循環(huán),滿足什么條件不再執(zhí)行循環(huán)體. 【變式訓(xùn)練1】 [2018·河南百校聯(lián)盟]《九章算術(shù)》是中國古代數(shù)學(xué)名著,體現(xiàn)了古代勞動人民的數(shù)學(xué)智慧,其中有一竹節(jié)容量問題,某教師根據(jù)這一問題的思想設(shè)計了如圖所示的程序框圖,若輸出的m的值為35,則輸入的a的值為(  ) A.4 B.5

8、C.7 D.11 答案 A 解析 起始階段有m=2a-3,i=1, 第一次循環(huán),m=2(2a-3)-3=4a-9,i=2; 第二次循環(huán),m=2(4a-9)-3=8a-21,i=3; 第三次循環(huán),m=2(8a-21)-3=16a-45,i=4; 接著計算m=2(16a-45)-3=32a-93,跳出循環(huán), 輸出m=32a-93,令32a-93=35,得a=4. 考向 算法的交匯性問題 命題角度1 與函數(shù)的交匯問題 例 2 [2018·鄭州模擬]執(zhí)行如圖所示的程序框圖,如果輸入的t∈[-1,3],則輸出的s屬于(  ) A.[-3,4] B.[-5,2] C.[-

9、4,3] D.[-2,5] 答案 A 解析 當(dāng)-1≤t<1時,s=3t,則s∈[-3,3).當(dāng)1≤t≤3時,s=4t-t2.函數(shù)在[1,2]上單調(diào)遞增,在[2,3]上單調(diào)遞減.∴s∈[3,4]. 綜上知s∈[-3,4].故選A. 命題角度2 與數(shù)列求和的交匯問題 例 3 執(zhí)行如圖所示的程序框圖,則輸出的k=(  ) A.7 B.8 C.9 D.10 答案 C 解析 由程序框圖可知,當(dāng)k=1時,s=,當(dāng)k=2時,s=+,當(dāng)k=n時,s=++…+=++…+=1-,由1-≥?n≥9,即當(dāng)k=9時,s=.故選C. 命題角度3 與統(tǒng)計的交匯問題 例 4 在2017~201

10、8賽季NBA季后賽中,當(dāng)一個球隊(duì)進(jìn)行完7場比賽被淘汰后,某個籃球愛好者對該隊(duì)的7場比賽得分情況進(jìn)行統(tǒng)計,如下表: 場次i 1 2 3 4 5 6 7 得分xi 100 104 98 105 97 96 100 為了對這個隊(duì)的情況進(jìn)行分析,此人設(shè)計計算σ的算法流程圖如圖所示(其中是這7場比賽的平均得分),求輸出的σ的值. 解 由題知=(100+104+98+105+97+96+100)=100,由算法流程圖可知s=(100-100)2+(104-100)2+(98-100)2+(105-100)2+(97-100)2+(96-100)2+(100-100)

11、2=70.故σ==. 觸類旁通 解決算法的交匯性問題的方法 循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序框圖與數(shù)列、不等式、統(tǒng)計等知識綜合是高考命題的一個熱點(diǎn),解決此類問題時應(yīng)把握三點(diǎn):一是初始值,即計數(shù)變量與累加變量的初始值;二是兩個語句,即循環(huán)結(jié)構(gòu)中關(guān)于計數(shù)變量與累加變量的賦值語句;三是一個條件,即循環(huán)結(jié)束的條件,注意條件與流程線的對應(yīng)關(guān)系. 考向 基本算法語句 例 5 [2018·南京模擬]執(zhí)行下邊的程序,輸出的結(jié)果是________. 答案 11 解析 根據(jù)循環(huán)結(jié)構(gòu)可得: 第一次:S=1×3=3,i=3+2=5,由3≤200,則循環(huán);第二次:S=3×5=15,i=5+2=7,由15≤200,則循

12、環(huán);第三次:S=15×7=105,i=7+2=9,由105≤200,則循環(huán);第四次:S=105×9=945,i=9+2=11,由945>200,則循環(huán)結(jié)束,故此時i=11. 觸類旁通 基本算法語句應(yīng)用中需注意的問題 (1)賦值號“=”的左、右兩邊不能對調(diào),A=B和B=A的含義及運(yùn)行結(jié)果是不同的; (2)不能利用賦值語句進(jìn)行代數(shù)式的演算(如化簡、因式分解等),在賦值語句中的賦值號右邊的表達(dá)式中每一個“變量”都必須事先賦給確定的值; (3)賦值號與數(shù)學(xué)中的等號意義不同,比如在數(shù)學(xué)中式子N=N+1一般是錯誤的,但在賦值語句中它的作用是將原有的N的值加上1再賦給變量N,這樣原來的值被“沖”掉

13、. 【變式訓(xùn)練2】 [2018·龍巖質(zhì)檢]如圖所示的程序,若最終輸出的結(jié)果為,則在程序中橫線____?____處應(yīng)填入的語句為(  ) A.i>=8 B.i>=7 C.i<7 D.i<8 答案 B 解析 S=0,n=2,i=1,執(zhí)行S=,n=4,i=2;S=+=,n=8,i=3;S=+=,n=16,i=4;S=+=,n=32,i=5;S=+=,n=64,i=6;S=+=,n=128,i=7.此時滿足條件輸出的S=,∴“?”處應(yīng)填上i>=7.故選B. 核心規(guī)律 1.在畫程序框圖時首先要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選擇.若所要解決的問題不需要分情況討論,則只用順序結(jié)構(gòu)就能解決;若所要解

14、決的問題要分若干種情況討論,則必須引入條件結(jié)構(gòu);若所要解決的問題要進(jìn)行多次重復(fù)的步驟,且這些步驟之間又有相同的規(guī)律,則必須引入變量,應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu). 2.利用循環(huán)結(jié)構(gòu)表示算法,一定要先確定是用當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu),還是用直到型循環(huán)結(jié)構(gòu);當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是先判斷再循環(huán),直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是先執(zhí)行一次循環(huán)體,再判斷.兩者的判斷框內(nèi)的條件表述在解決同一問題時是不同的,它們恰好相反. 滿分策略 1.注意起止框與處理框、判斷框與循環(huán)框的不同. 2.注意條件結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系:對于循環(huán)結(jié)構(gòu)有重復(fù)性,條件結(jié)構(gòu)具有選擇性沒有重復(fù)性,并且循環(huán)結(jié)構(gòu)中必定包含一個條件結(jié)構(gòu),用于確定何時終止循環(huán)體. 3.賦值號

15、左右不能對換,賦值語句是將賦值號右邊的表達(dá)式的值賦給賦值號左邊的變量,例如Y=x,表示用x的值替代變量Y的原先的取值,不能改寫為x=Y(jié).因?yàn)楹笳弑硎居肶的值替代變量x的值. 板塊三 啟智培優(yōu)·破譯高考 規(guī)范答題系列5——解決程序框圖問題的答題模板 [2017·全國卷Ⅱ]執(zhí)行如圖所示的程序框圖,如果輸入的a=-1,則輸出的S=(  ) A.2 B.3 C.4 D.5 解題視點(diǎn) 按部就班法是按照所給程序框圖流程線的指向,逐個程序框運(yùn)行,逐步進(jìn)行運(yùn)算,逐步檢驗(yàn),直至滿足輸出的條件,即可求得輸出結(jié)果的方法.此種方法適用于處理運(yùn)算次數(shù)不是很多的條件分支結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序框圖.

16、 解析 當(dāng)K=1時,S=0+(-1)×1=-1,a=1,執(zhí)行K=K+1后,K=2; 當(dāng)K=2時,S=-1+1×2=1,a=-1,執(zhí)行K=K+1后,K=3; 當(dāng)K=3時,S=1+(-1)×3=-2,a=1,執(zhí)行K=K+1后,K=4; 當(dāng)K=4時,S=-2+1×4=2,a=-1,執(zhí)行K=K+1后,K=5; 當(dāng)K=5時,S=2+(-1)×5=-3,a=1,執(zhí)行K=K+1后,K=6; 當(dāng)K=6時,S=-3+1×6=3,執(zhí)行K=K+1后,K=7>6,輸出S=3.結(jié)束循環(huán).故選B. 答案 B [答題模板]  跟蹤訓(xùn)練 [2017·天津高考]閱讀下面的程序框圖,運(yùn)行相應(yīng)的程序,若輸入N

17、的值為24,則輸出N的值為(  ) A.0 B.1 C.2 D.3 答案 C 解析 第一次循環(huán)執(zhí)行條件語句,此時N=24,24能被3整除,則N=24÷3=8. ∵8≤3不成立,∴進(jìn)入第二次循環(huán)執(zhí)行條件語句,此時N=8,8不能被3整除,則N=8-1=7. ∵7≤3不成立,∴進(jìn)入第三次循環(huán)執(zhí)行條件語句,此時N=7,7不能被3整除,則N=7-1=6. ∵6≤3不成立,∴進(jìn)入第四次循環(huán)執(zhí)行條件語句,此時N=6,6能被3整除,則N=6÷3=2. ∵2≤3成立,∴此時輸出N=2.故選C. 板塊四 模擬演練·提能增分 [A級 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)] 1.[2018·沈陽調(diào)研]要計算1+++

18、…+的結(jié)果,下面程序框圖中的判斷框內(nèi)可以填(  ) A.n<2018? B.n≤2018? C.n>2018? D.n≥2018? 答案 B 解析 題中所給的程序框圖中的循環(huán)結(jié)構(gòu)為當(dāng)型循環(huán),累加變量初始值為0,計數(shù)變量初始值為1,要求S=0+1+++…+的值,共需要計算2018次.故選B. 2.中國古代數(shù)學(xué)著作《孫子算經(jīng)》中有這樣一道算術(shù)題:“今有物不知其數(shù),三三數(shù)之剩二,五五數(shù)之剩三,七七數(shù)之剩二,問物幾何?”人們把此類題目稱為“中國剩余定理”.若正整數(shù)N除以正整數(shù)m后的余數(shù)為n,則記為N≡n(mod m),例如11≡2(mod 3).現(xiàn)將該問題以程序框圖給出,執(zhí)行該程

19、序框圖,則輸出的n等于(  ) A.21 B.22 C.23 D.24 答案 C 解析 當(dāng)n=21時,21被3整除,執(zhí)行否. 當(dāng)n=22時,22除以3余1,執(zhí)行否; 當(dāng)n=23時,23除以3余2,執(zhí)行是; 又23除以5余3,執(zhí)行是,輸出的n=23.故選C. 3.[2017·全國卷Ⅰ]如圖所示的程序框圖是為了求出滿足3n-2n>1000的最小偶數(shù)n,那么在和兩個空白框中,可以分別填入(  ) A.A>1000?和n=n+1 B.A>1000?和n=n+2 C.A≤1000?和n=n+1 D.A≤1000?和n=n+2 答案 D 解析 因?yàn)轭}目要求的是“

20、滿足3n-2n>1000的最小偶數(shù)n”,所以n的疊加值為2,所以內(nèi)填入“n=n+2”.由程序框圖知,當(dāng)內(nèi)的條件不滿足時,輸出n,所以內(nèi)填入“A≤1000?”.故選D. 4.[2018·汕頭模擬]若執(zhí)行如圖所示的程序框圖,輸出S的值為3,則判斷框中應(yīng)填入的條件是(  ) A.k<6? B.k<7? C.k<8? D.k<9? 答案 C 解析 根據(jù)程序框圖,運(yùn)行結(jié)果如下: 第一次循環(huán):S=log23,k=3; 第二次循環(huán):S=log23·log34,k=4; 第三次循環(huán):S=log23·log34·log45,k=5; 第四次循環(huán):S=log23·log34·log45·

21、log56,k=6; 第五次循環(huán):S=log23·log34·log45·log56·log67,k=7; 第六次循環(huán):S=log23·log34·log45·log56·log67·log78=log28=3,k=8, 故如果輸出S=3,那么只能進(jìn)行六次循環(huán),故判斷框內(nèi)應(yīng)填入的條件是k<8.故選C. 5.[2018·漢中模擬]給出一個如圖所示的程序框圖,若要使輸入的x值與輸出的y值相等,則x的可能值的個數(shù)為(  ) A.1個 B.2個 C.3個 D.4個 答案 C 解析 分析程序中各變量、各語句的作用, 再根據(jù)流程圖所示的順序,可知:該程序的作用是計算并輸出分段函數(shù)

22、y=的值, 又∵輸入的x值與輸出的y值相等, 當(dāng)x≤2時,x=x2,解得x=0,或x=1, 當(dāng)25時,x=,解得x=±1(舍去), 故滿足條件的x值共有3個.故選C. 6.已知[x]表示不超過x的最大整數(shù),比如:[0.4]=0,[-0.6]=-1.執(zhí)行如圖所示的程序框圖,若輸入x的值為2.4,則輸出z的值為(  ) A.1.2 B.0.6 C.0.4 D.-0.4 答案 D 解析 輸入x=2.4,則y=2.4,x=[2.4]-1=1>0, ∴x==1.2;y=1.2,x=[1.2]-1=0,∴x==0.6;y=0.6,

23、x=[0.6]-1=-1<0,則z=x+y=-1+0.6=-0.4.故選D. 7.[2018·湖南模擬]給出30個數(shù):1,2,4,7,11,…,要計算這30個數(shù)的和,現(xiàn)已給出了該問題的程序框圖如圖所示,那么框圖中判斷框①處和執(zhí)行框②處應(yīng)分別填入(  ) A.i≤30?;p=p+i-1 B.i≤31?;p=p+i+1 C.i≤31?;p=p+i D.i≤30?;p=p+i 答案 D 解析 由于要計算30個數(shù)的和, 故循環(huán)要執(zhí)行30次,由于循環(huán)變量的初值為1,步長為1,故終值應(yīng)為30,即①中應(yīng)填寫i≤30; 又由第1個數(shù)是1, 第2個數(shù)比第1個數(shù)大1,即1+1=2;

24、 第3個數(shù)比第2個數(shù)大2,即2+2=4; 第4個數(shù)比第3個數(shù)大3,即4+3=7; …… 故②中應(yīng)填寫p=p+i.故選D. 8.[2017·江蘇高考]下圖是一個算法流程圖.若輸入x的值為,則輸出y的值是________. 答案 -2 解析 輸入x=,≥1不成立,執(zhí)行y=2+log2=2-4=-2.輸出y的值為-2. 9.[2018·黃岡模擬]隨機(jī)抽取某中學(xué)甲、乙兩個班各10名同學(xué),測量他們的身高獲得身高數(shù)據(jù)的莖葉圖如圖,在樣本的20人中,記身高在[150,160),[160,170),[170,180),[180,190]的人數(shù)依次為A1,A2,A3,A4.如圖是統(tǒng)計樣本中身

25、高在一定范圍內(nèi)的人數(shù)的算法框圖.若圖中輸出的S=18,則判斷框應(yīng)填________. 答案 i<5?(或i≤4?) 解析 由于i從2開始,也就是統(tǒng)計大于或等于160的所有人數(shù),于是就要計算A2+A3+A4,因此,判斷框應(yīng)填i<5?或i≤4?. 10.已知a,b,c為集合A={1,2,3,4,5}中三個不同的數(shù),通過如圖所示的算法框圖給出一個算法,輸出一個整數(shù)a,則輸出的數(shù)a=5的概率是________. 答案  解析 由算法知輸出的a是a,b,c中最大的一個,若輸出的數(shù)為5,則這三個數(shù)中必須要有5,從集合A={1,2,3,4,5}中選三個不同的數(shù)共有10種取法:{1,2,3}

26、,{1,2,4},{1,2,5},{1,3,4},{1,3,5},{1,4,5},{2,3,4},{2,3,5},{2,4,5},{3,4,5},滿足條件的有6種,所求概率為. [B級 知能提升] 1.[2017·山東高考]執(zhí)行兩次下圖所示的程序框圖,若第一次輸入的x的值為7,第二次輸入的x的值為9,則第一次、第二次輸出的a的值分別為(  ) A.0,0 B.1,1 C.0,1 D.1,0 答案 D 解析 當(dāng)x=7時,∵b=2,∴b2=4<7=x. 又7不能被2整除,∴b=2+1=3. 此時b2=9>7=x,∴退出循環(huán),a=1,∴輸出a=1. 當(dāng)x=9時,∵b=2,∴

27、b2=4<9=x. 又9不能被2整除,∴b=2+1=3. 此時b2=9=x,又9能被3整除,∴退出循環(huán),a=0. ∴輸出a=0.故選D. 2.[2018·湖南模擬]執(zhí)行如圖所示的程序框圖,輸出S的值為時,k是(  ) A.5 B.3 C.4 D.2 答案 A 解析 模擬執(zhí)行程序,可得每次循環(huán)的結(jié)果依次為: k=2,k=3,k=4,k=5,大于4,可得S=sin=,輸出S的值為.故選A. 3.[2018·西城期末]如圖所示的程序框圖運(yùn)行后輸出結(jié)果為,則輸入的x值為(  ) A.-1 B. C. D.-1或 答案 D 解析 分析程序中各變量、各語句的作用

28、,再根據(jù)流程圖所示的順序,可知: 該程序的作用是計算并輸出分段函數(shù) y=的函數(shù)值. 當(dāng)x≤0時,若y=2x=,則x=-1, 當(dāng)01,故輸出的S的最大值為2. 23

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