2019-2020年高中數(shù)學(xué)新人教版必修3教案：第1章 1-1-2 第3課時(shí) 循環(huán)結(jié)構(gòu) Word版含答案.doc

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2019-2020年高中數(shù)學(xué)新人教版必修3教案：第1章 1-1-2 第3課時(shí) 循環(huán)結(jié)構(gòu) Word版含答案 1．掌握兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序框圖的畫法．(重點(diǎn)) 2．能進(jìn)行兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序框圖的相互轉(zhuǎn)化． 3．能正確設(shè)計(jì)程序框圖，解決有關(guān)實(shí)際問題．(難點(diǎn)) [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　循環(huán)結(jié)構(gòu)的定義 閱讀教材P12程序框圖下面的內(nèi)容，完成下列問題． 在一些算法中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)從某處開始，按照一定的條件反復(fù)執(zhí)行某些步驟的情況，這就是循環(huán)結(jié)構(gòu)．反復(fù)執(zhí)行的步驟稱為循環(huán)體． 判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) (1)循環(huán)結(jié)構(gòu)是在一些算法中從某處開始，按照一定條件反復(fù)執(zhí)行處理某一步驟，因此循環(huán)結(jié)構(gòu)一定包含條件結(jié)構(gòu)．(　　) (2)循環(huán)結(jié)構(gòu)中不一定包含條件結(jié)構(gòu)．(　　) (3)循環(huán)結(jié)構(gòu)中反復(fù)執(zhí)行的步驟叫做循環(huán)體．(　　) 【答案】　(1)√　(2)　(3)√ 教材整理2　常見的兩種循環(huán)結(jié)構(gòu) 閱讀教材P13例6上面的內(nèi)容，完成下列問題． 1．常見的兩種循環(huán)結(jié)構(gòu) 名稱 結(jié)構(gòu)圖 特征 直到型循 環(huán)結(jié)構(gòu) 先執(zhí)行循環(huán)體后判斷條件，若不滿足條件則執(zhí)行循環(huán)體，否則終止循環(huán) 當(dāng)型循 環(huán)結(jié)構(gòu) 先對(duì)條件進(jìn)行判斷，滿足時(shí)執(zhí)行循環(huán)體，否則終止循環(huán) 2.循環(huán)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) (1)重復(fù)性：在一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)中，總有一個(gè)過程要重復(fù)一系列的步驟若干次，而且每次的操作完全相同． (2)判斷性：每個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)都包含一個(gè)判斷條件，它決定這個(gè)循環(huán)的執(zhí)行與終止． (3)函數(shù)性：循環(huán)變量在構(gòu)造循環(huán)結(jié)構(gòu)中起了關(guān)鍵作用，一般蘊(yùn)含著函數(shù)的思想． 3．理解循環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)注意的兩點(diǎn) (1)循環(huán)結(jié)構(gòu)中必須包含條件結(jié)構(gòu)，以保證在適當(dāng)時(shí)候終止循環(huán)． (2)循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)不存在無終止的循環(huán)，即死循環(huán)． 1．直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的框圖為(　　) 【解析】　根據(jù)直到型程序框圖的概念進(jìn)行判斷． 【答案】　B 2．閱讀如圖1131的框圖，運(yùn)行相應(yīng)的程序，輸出S的值為________． 圖1131 【解析】　S＝0，n＝3，S＝0＋(－2)3＝－8， n＝3－1＝2≤1不成立； 故S＝－8＋(－2)2＝－4， n＝2－1＝1≤1成立． 故輸出S的值為－4. 【答案】?。? [小組合作型] 含循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序的運(yùn)行 　執(zhí)行如圖1132所示的程序框圖，輸出的S值為(　　) 圖1132 A．1　　　　　　　　　 B．3 C．7 D．15 【精彩點(diǎn)撥】　根據(jù)程序框圖進(jìn)行判斷，要注意程序終止的條件． 【嘗試解答】　程序框圖運(yùn)行如下： k＝0<3，S＝0＋20＝1，k＝1<3； S＝1＋21＝3，k＝2<3； S＝3＋22＝7，k＝3. 輸出S＝7. 【答案】　C 1．如果算法問題里涉及的運(yùn)算進(jìn)行多次重復(fù)的操作，且先后參與運(yùn)算的各數(shù)之間有相同的變化規(guī)律，就可以引入循環(huán)變量參與運(yùn)算，構(gòu)成循環(huán)結(jié)構(gòu)． 2．在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，要注意根據(jù)條件設(shè)置合理的計(jì)數(shù)變量，累加(乘)變量，同時(shí)條件的表述要恰當(dāng)，精確． 3．累加變量的初值一般為0，而累乘變量的初值一般為1，累加(乘)和計(jì)數(shù)一般是同步進(jìn)行的，累加(乘)一次，計(jì)數(shù)一次． [再練一題] 1．閱讀如圖1133所示的程序框圖，運(yùn)行相應(yīng)的程序，輸出的n的值為(　　) 圖1133 A．1　　　　　　　　 B．2 C．3 D．4 【解析】　當(dāng)n＝1時(shí)，21>12滿足條件，繼續(xù)循環(huán)得n＝2,22>22不成立，不滿足條件，所以輸出n＝2. 【答案】　B 含循環(huán)結(jié)構(gòu)程序框圖的設(shè)計(jì) 　設(shè)計(jì)一個(gè)算法，求123…100的值，并畫出程序框圖． 【精彩點(diǎn)撥】　式中各項(xiàng)相乘，且各項(xiàng)有規(guī)律遞增，所以引入累乘變量S和計(jì)數(shù)變量i，利用S＝Si，i＝i＋1這兩個(gè)式子反復(fù)執(zhí)行，因此需要利用循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序框圖． 【嘗試解答】　算法如下： 第一步，令S＝1. 第二步，令i＝2. 第三步，S＝Si. 第四步，i＝i＋1. 第五步，若i＞100，則輸出S；否則，返回第三步． 該算法的程序框圖如圖所示． 1．如果算法問題中涉及的運(yùn)算進(jìn)行了許多次重復(fù)的操作，且先后參與運(yùn)算的數(shù)之間有相同的變化規(guī)律，就可以引入變量(我們稱之為循環(huán)變量)，構(gòu)成循環(huán)結(jié)構(gòu)． 2．在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，要注意根據(jù)條件設(shè)計(jì)合理的計(jì)數(shù)變量、累加變量和累乘變量等，特別要求條件的表述要恰當(dāng)、精確．累加變量的初始值一般取0，而累乘變量的初始值一般取1. [再練一題] 2．根據(jù)例2選擇另外一種循環(huán)結(jié)構(gòu)，畫出它的程序框圖． 【解】　程序框圖： 循環(huán)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用 　某商場(chǎng)第一年銷售計(jì)算機(jī)5 000臺(tái)，如果平均每年銷售量比上一年增加10%，那么從第一年起，大約幾年可使總銷售量達(dá)40 000臺(tái)？畫出解決此問題的程序框圖． 【精彩點(diǎn)撥】　根據(jù)題中條件解決該問題需選擇循環(huán)結(jié)構(gòu)畫流程圖． 【嘗試解答】　程序框圖如圖所示： 用循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法解決應(yīng)用問題的步驟： (1)審題． (2)建立數(shù)學(xué)模型． (3)用自然語言表述算法步驟． (4)確定每一個(gè)算法步驟所包含的邏輯結(jié)構(gòu)，對(duì)于要重復(fù)執(zhí)行的步驟，通常用循環(huán)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，并用相應(yīng)的程序框圖表示，得到表示該步驟的程序框圖． (5)將所有步驟的程序框圖用流程線連接起來，并加上終端框，得到表示整個(gè)算法的程序框圖． [再練一題] 3．某班共有學(xué)生50人，在一次數(shù)學(xué)測(cè)試中，要搜索出測(cè)試中及格(60分及以上)的成績(jī)，試設(shè)計(jì)一個(gè)算法，并畫出程序框圖. 【解】　算法步驟如下： 第一步，把計(jì)數(shù)變量n的初始值設(shè)為1. 第二步，輸入一個(gè)成績(jī)r(jià)，比較r與60的大小．若r≥60，則輸出r，然后執(zhí)行下一步；若r<60，則執(zhí)行下一步． 第三步，使計(jì)數(shù)變量n的值增加1. 第四步，判斷計(jì)數(shù)變量n與學(xué)生個(gè)數(shù)50的大小，若n≤50，返回第二步；若n>50，則結(jié)束． 程序框圖如圖： [探究共研型] 循環(huán)變量的特征 探究1　在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，計(jì)數(shù)變量和累加(乘)變量有什么作用？ 【提示】　一般地，循環(huán)結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)計(jì)數(shù)變量和累加(乘)變量：計(jì)數(shù)變量用于記錄循環(huán)次數(shù)，同時(shí)它的取值還可能用于判斷循環(huán)是否終止；累加(乘)變量用于表示每一步的計(jì)算結(jié)果．計(jì)數(shù)變量和累加(乘)變量一般是同步執(zhí)行的，累加(乘)一次，計(jì)數(shù)一次． 探究2　利用循環(huán)結(jié)構(gòu)描述算法，要注意什么？ 【提示】　要注意循環(huán)條件、變量初值、循環(huán)體各語句之間的影響． (1)注意各個(gè)語句順序不同對(duì)結(jié)果的影響； (2)注意各個(gè)變量初始值不同對(duì)結(jié)果的影響； (3)要對(duì)循環(huán)開始和結(jié)束的變量及結(jié)束時(shí)變量的值認(rèn)真檢驗(yàn)，以免出現(xiàn)多循環(huán)或者漏循環(huán)． 　如圖1134所示的3個(gè)程序框圖中，哪一個(gè)是滿足12＋22＋32＋…＋n2＞106的最小正整數(shù)n的程序框圖． ① ② ③ 圖1134 【嘗試解答】　圖①中變量i2加給S后i再加1，在檢驗(yàn)條件時(shí)，滿足條件后輸出的i比實(shí)際值多1，顯然是未重視最后一次循環(huán)的檢驗(yàn)所致．圖②中，i加1后再加i2加給S，由于開始時(shí)i＝1，這樣導(dǎo)致第一次執(zhí)行循環(huán)體時(shí)加的就是22，漏掉了第1項(xiàng)，是由于未重視第一次執(zhí)行循環(huán)時(shí)的數(shù)據(jù)所致．圖③是滿足條件的． 循環(huán)結(jié)構(gòu)中的“條件”特征 探究3　循環(huán)結(jié)構(gòu)的判斷框中的條件是唯一的嗎？ 【提示】　不是．在設(shè)計(jì)具體的程序框圖時(shí)，循環(huán)結(jié)構(gòu)的判斷框中的條件可能根據(jù)選擇模型的不同而不同，也可能由于具體算法的特點(diǎn)而不同，但不同的條件應(yīng)該有相同的確定的結(jié)果． 探究4　直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)與當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)條件一樣嗎？ 【提示】　不一樣．直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)條件是終止循環(huán)的，只要一滿足條件就終止執(zhí)行循環(huán)體，只有不滿足條件時(shí)，才反復(fù)執(zhí)行循環(huán)體；而當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)條件是維持循環(huán)的，只有滿足條件才執(zhí)行循環(huán)體． 探究5　當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)與直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系與區(qū)別是什么？ 【提示】　1.聯(lián)系 (1)當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)與直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)雖形式不同，但功能和作用是相同的，可以相互轉(zhuǎn)化； (2)循環(huán)結(jié)構(gòu)中必然包含條件結(jié)構(gòu)，以保證在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候終止循環(huán)； (3)循環(huán)結(jié)構(gòu)只有一個(gè)入口和一個(gè)出口； (4)循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)不存在死循環(huán)，即不存在無終止的循環(huán)． 2．區(qū)別 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)是先執(zhí)行一次循環(huán)體，然后再判斷是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)是先判斷是否執(zhí)行循環(huán)體；直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)是在條件不滿足時(shí)執(zhí)行循環(huán)體，當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)是在條件滿足時(shí)執(zhí)行循環(huán)體，要掌握這兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)，必須抓住它們的區(qū)別． 　已知有一列數(shù)，，，…，，請(qǐng)使用兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)框圖實(shí)現(xiàn)求該數(shù)列前20項(xiàng)的和． 【精彩點(diǎn)撥】　該列數(shù)中每一項(xiàng)的分母是分子數(shù)加1，單獨(dú)觀察分子，恰好是1,2,3,4，…，n，因此可用循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)數(shù)變量i，用i＝i＋1實(shí)現(xiàn)分子，設(shè)累加變量S，用S＝S＋，可實(shí)現(xiàn)累加，注意i只能加到20. 【嘗試解答】　程序框圖如下： 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)　　當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu) 1．下列框圖是循環(huán)結(jié)構(gòu)的是(　　) 圖1135 A．①②　　B．②③　　C．③④　　D．②④ 【解析】　由循環(huán)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)知③④是循環(huán)結(jié)構(gòu)，其中①是順序結(jié)構(gòu)，②是條件結(jié)構(gòu)． 【答案】　C 2．一個(gè)算法的程序框圖如圖1136所示，當(dāng)輸入的x值為3時(shí)，輸出y的值恰好是，則“①”處的關(guān)系式是(　　) A．y＝x3　　　　　　　 B．y＝3－x C．y＝3x D．y＝x 圖1136 【解析】　當(dāng)x＝3時(shí)，∵x＞0，由x＝x－2，得x＝1；再用x＝x－2，得x＝－1；而當(dāng)x＝－1時(shí)，3x＝. 【答案】　C 3．如圖1137所示的程序框圖中，語句“S＝Sn”將被執(zhí)行的次數(shù)是 (　　) 圖1137 A．4　　　　 B．5　　　　 C．6　　　　 D．7 【解析】　由程序框圖知： S＝123…n. 又12345＝120＜200， 123456＝720＞200. 故語句“S＝Sn”被執(zhí)行了5次． 【答案】　B 4．運(yùn)行如圖1138程序框圖，輸出的結(jié)果為________． 圖1138 【解析】　n＝1，S＝1＋0＝1；n＝2，S＝3；n＝3，S＝6；n＝4，S＝10；n＝5，S＝15；n＝6，S＝21；n＝7，S＝28. 【答案】　28 5．畫出計(jì)算1＋＋＋…＋的值的一個(gè)程序框圖． 【解】　程序框圖如圖所示： 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(四)　循環(huán)結(jié)構(gòu) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 一、選擇題 1．下列關(guān)于循環(huán)結(jié)構(gòu)的說法正確的是(　　) A．循環(huán)結(jié)構(gòu)中，判斷框內(nèi)的條件是唯一的 B．判斷框中的條件成立時(shí)，要結(jié)束循環(huán)向下執(zhí)行 C．循環(huán)體中要對(duì)判斷框中的條件變量有所改變才會(huì)使循環(huán)結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)“死循環(huán)” D．循環(huán)結(jié)構(gòu)就是無限循環(huán)的結(jié)構(gòu)，執(zhí)行程序時(shí)會(huì)永無止境地運(yùn)行下去 【解析】　由于判斷框內(nèi)的條件不唯一，故A錯(cuò)；由于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)中，判斷框中的條件成立時(shí)執(zhí)行循環(huán)體，故B錯(cuò)；由于循環(huán)結(jié)構(gòu)不是無限循環(huán)的，故C正確，D錯(cuò)． 【答案】　C 2．如圖1139所示的程序框圖中，循環(huán)體是(　　) A．①　　　　　　 B．② C．③ D．②③ 圖1139 【解析】　根據(jù)循環(huán)結(jié)構(gòu)的定義知②為循環(huán)體，故選B. 【答案】　B 3．如圖1140所示的程序框圖表示的算法功能是(　　) 圖1140 A．計(jì)算小于100的奇數(shù)的連乘積 B．計(jì)算從1開始的連續(xù)奇數(shù)的連乘積 C．從1開始的連續(xù)奇數(shù)的連乘積，當(dāng)乘積大于或等于100時(shí)，計(jì)算奇數(shù)的個(gè)數(shù) D．計(jì)算135…n≥100時(shí)的最小的n的值 【解析】　循環(huán)一次時(shí)S＝13，循環(huán)2次時(shí)，S＝135，且S大于或等于100時(shí)輸出i，故算法功能為D. 【答案】　D 4．閱讀如圖1141框圖，運(yùn)行相應(yīng)的程序，則輸出i的值為(　　) 圖1141 A．3　　　　 B．4　　　　 C．5　　　　 D．6 【解析】　i＝1時(shí)，a＝11＋1＝2， i＝2時(shí)，a＝22＋1＝5， i＝3時(shí)，a＝35＋1＝16， i＝4時(shí)，a＝416＋1＝65>50， 所以輸出i＝4. 【答案】　B 5．如圖1142所示，是一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的算法，下列說法不正確的是(　　) 圖1142 A．①是循環(huán)變量初始化，循環(huán)就要開始 B．②是循環(huán)體 C．③是判斷是否繼續(xù)循環(huán)的終止條件 D．①可以省略不寫 【解析】?、偈茄h(huán)變量初始化，表示循環(huán)就要開始，不可以省略不寫，故選D. 【答案】　D 二、填空題 6．如圖1143所示的程序框圖，輸出的結(jié)果為________． 圖1143 【解析】　S＝154＝20. 【答案】　20 7．如圖1144所示的程序框圖，當(dāng)輸入x的值為5時(shí)，則其輸出的結(jié)果是________. 　 圖1144 【解析】　∵x＝5，x>0，∴x＝5－3＝2，x>0， ∴x＝2－3＝－1，∴y＝0.5－1＝2. 【答案】　2 8．若執(zhí)行如圖1145所示的程序框圖，輸入x1＝1，x2＝2，x3＝3，＝2，則輸出的數(shù)等于________． 圖1145 【解析】　i＝1，s＝0＋(x1－)2＝(1－2)2＝1， i＝2，s＝1＋(x2－)2＝1＋(2－2)2＝1， i＝3，s＝1＋(x3－)2＝1＋(3－2)2＝2， s＝s＝2＝. 【答案】　 三、解答題 9．用循環(huán)結(jié)構(gòu)書寫求1＋＋＋＋…＋的算法，并畫出相應(yīng)的程序框圖. 【解】　相應(yīng)的算法如下： 第一步，S＝0，i＝1. 第二步，S＝S＋. 第三步，i＝i＋1. 第四步，i>1 000是否成立，若成立執(zhí)行第5步；否則重復(fù)執(zhí)行第二步． 第五步，輸出S. 相應(yīng)的算法框圖如圖所示： 10．xx年某地森林面積為1 000 km2，且每年增長(zhǎng)5%.到哪一年該地森林面積超過2 000 km2？(只畫出程序框圖) 【解】　程序框圖如下： [能力提升] 1．執(zhí)行如圖1146所示的程序框圖，若m＝5，則輸出的結(jié)果為(　　) 圖1146 A．4　　　　 B．5　　　　 C．6　　　　 D．8 【解析】　由程序框圖可知，k＝0，P＝1. 第一次循環(huán)：因?yàn)閗＝0＜5，所以P＝130＝1，k＝0＋1＝1. 第二次循環(huán)：因?yàn)閗＝1＜5，所以P＝131＝3，k＝1＋1＝2. 第三次循環(huán)：因?yàn)閗＝2＜5，所以P＝332＝33，k＝2＋1＝3. 第四次循環(huán)：因?yàn)閗＝3＜5，所以P＝3333＝36，k＝3＋1＝4. 第五次循環(huán)：因?yàn)閗＝4＜5，所以P＝3634＝310，k＝4＋1＝5. 此時(shí)滿足判斷框內(nèi)的條件，輸出結(jié)果為z＝log9310＝5. 【答案】　B 2．某程序框圖如圖1147所示，若輸出的s＝57，則判斷框內(nèi)為(　　) 圖1147 A．k>4? B．k>5? C．k>6? D．k>7? 【解析】　由題意k＝1時(shí)，s＝1； 當(dāng)k＝2時(shí)，s＝21＋2＝4； 當(dāng)k＝3時(shí)，s＝24＋3＝11； 當(dāng)k＝4時(shí)，s＝211＋4＝26； 當(dāng)k＝5時(shí)，s＝226＋5＝57， 此時(shí)輸出結(jié)果一致，故k>4時(shí)循環(huán)終止． 【答案】　A 3．根據(jù)條件把圖1148中的程序框圖補(bǔ)充完整，求區(qū)間[1，1 000]內(nèi)所有奇數(shù)的和，(1)處填________；(2)處填________． 圖1148 【解析】　求[1,1 000]內(nèi)所有奇數(shù)的和，初始值i＝1， S＝0，并且i＜1 000，所以(1)應(yīng)填S＝S＋i，(2)為i＝i＋2. 【答案】　S＝S＋i　i＝i＋2 4．如圖1149所示的程序的輸出結(jié)果為sum＝132，求判斷框中的條件. 圖1149 【解】　∵i初始值為12，sum初始值為1，第一次循環(huán)sum＝112＝12，第二次sum＝1211＝132，只循環(huán)2次，∴i≥11. ∴判斷框中應(yīng)填的條件為“i≥11？”或“i>10？”．