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现在各行各业都掀起计算机学习热,随之,以计算机知识为背景的创新型试题如雨后春笋,纷至沓来,且备受命题者青睐,计算机知识不仅体现了与时俱进的思想,更体现了计算机中的数学原理及数学机制,下面例析几类以计算机知识为背景的数列问题,供同学们参考。
一、计算机中的数制问题
我们日常生活中通用的是十进制,而计算机语言是二进制,故就有互化问题,
例1 电子计算机中使用二进制,它与十进制的换算关系如下表所示:
二、计算机中的程序设计问题
例3 下面是一个计算机程序的操作说明:
(1)初始值x=1,y=1,z=0,n=0;
(2)n=n 1(将当前n 1的值赋予新的n);
(3)x=x 2(将当前x 2的值赋予新的x);
(4)y=2y(将当前2y的值赋予新的y);
(5)z=z xy(将当前z xy的值赋予新的z);
(6)如果z>7000,则执行语句(7),否则回语句(2)继续进行;
(7)打印n,x;
(8)程序终止。
由语句(7)打印出的数值为____________,_____________。
请写出计算过程。
分析 此题关键是将计算机语言(3)、(4)、(5)转化为数列关系式来求解,即正确理解“将当前……的值赋予新的……”,将它转化成数学语言,即为这一项与前一项的关系。
解 设n=i时,x,y,z的值分别为真xi,yi,zi,依题意,有
x0=1,xn=x-1n 2,∴{xn}是等差数列,且xn=2n 1,
y0=1,yn=2yn-1,∴是等比数列,且yn=2n,
z0=0, zn=zn-1 Xnyn,
∴ Zn=x1y1 x2y2 … xnyn=3·2 5·22 7·23 … (2n 1)·"22, ①
2zn=3·22 5·23 7·24 … (2n-1 )·2n (2n 1)·2n 1。 ②②-①得
zn=-3·2-2·22-2·232·2n (2n 1)·2n 1=-2n 2 2 (22 1)·2n 1=(2n-1 )·2n 1 2。依题意,程序终止时:zn>7000,Zn-1≤7000,
可求得n=8,z=7682。
三、计算机中的数据处理问题
例4 对任意函数f(x),x∈D,可按右图构造一个数列发生器,其工作原理如下:
①输入数据x0∈D,经数列发生器输出x0=f(x0);
②若x1∈D,则数列发生器结束工作;若x1∈D,则将x1反馈回输入端,再输出x2=f(x1),并依此规律继续下去。
现定义f(x1)=(4x 2)/(x 1),
(Ⅰ)若输入x0=49/65,则由数列发生器产生数列{xn},请写出数列{xn}的所有项;
(Ⅱ)若要数列发生器产生一个无穷的常数列,试求输入的初始数据的值’
(Ⅲ)若输入x0,产生的无穷数列{xn}满足:对任意正整数n,均有xn<xn 1,求x0的取值范围。
分析 本题是将计算机的逻辑流程图与函数的迭代、不动点等知识有机结合,阐述了计算机的工作原理和数学过程,题干中数列发生器是一个陌生的模型,关键在于“结束工作”与“继续下去”的理解,进行不断转化,而输出信息。
解 (Ⅰ)∵f(x)的定义域D=(-∞,-1)U(-1, ∞),
∴数列{xn}只有三项:x1=11/19,
x2=1/5,x3=-1,
(Ⅱ)∵f(x)=(4x-2)/(x 1),即x2-3x 2=0,∴x=1或x=2,即x0=1或2时,Xn 1=(4x-2)/(xn 1)=xn,
故当x0=1时,xn=1;当x0=2时,xn=2(n∈N)。
(Ⅲ)解不等式x<(4x-2)/(x 1),得x<-1或1<x<2,
要使x1<x2,则x2<-1或1<x1<2。 ? ?对于函数f(x)=(4x-2)/(x 1)=4-6/(x 1),
若x1<-1,则x2f(x1)>4,x3=f(x2)<x2,
当1<{x1<2,x2=f(x)>x1且1<x2<2。
依次类推可得数列{xn}的所有项均满足xn 1>xn(n∈N)。
综上所述,x1∈(1,2),由x1=f(x0),得x0∈(1,2)。
(编辑 孙世奇)
一、计算机中的数制问题
我们日常生活中通用的是十进制,而计算机语言是二进制,故就有互化问题,
例1 电子计算机中使用二进制,它与十进制的换算关系如下表所示:
二、计算机中的程序设计问题
例3 下面是一个计算机程序的操作说明:
(1)初始值x=1,y=1,z=0,n=0;
(2)n=n 1(将当前n 1的值赋予新的n);
(3)x=x 2(将当前x 2的值赋予新的x);
(4)y=2y(将当前2y的值赋予新的y);
(5)z=z xy(将当前z xy的值赋予新的z);
(6)如果z>7000,则执行语句(7),否则回语句(2)继续进行;
(7)打印n,x;
(8)程序终止。
由语句(7)打印出的数值为____________,_____________。
请写出计算过程。
分析 此题关键是将计算机语言(3)、(4)、(5)转化为数列关系式来求解,即正确理解“将当前……的值赋予新的……”,将它转化成数学语言,即为这一项与前一项的关系。
解 设n=i时,x,y,z的值分别为真xi,yi,zi,依题意,有
x0=1,xn=x-1n 2,∴{xn}是等差数列,且xn=2n 1,
y0=1,yn=2yn-1,∴是等比数列,且yn=2n,
z0=0, zn=zn-1 Xnyn,
∴ Zn=x1y1 x2y2 … xnyn=3·2 5·22 7·23 … (2n 1)·"22, ①
2zn=3·22 5·23 7·24 … (2n-1 )·2n (2n 1)·2n 1。 ②②-①得
zn=-3·2-2·22-2·232·2n (2n 1)·2n 1=-2n 2 2 (22 1)·2n 1=(2n-1 )·2n 1 2。依题意,程序终止时:zn>7000,Zn-1≤7000,
可求得n=8,z=7682。
三、计算机中的数据处理问题
例4 对任意函数f(x),x∈D,可按右图构造一个数列发生器,其工作原理如下:
①输入数据x0∈D,经数列发生器输出x0=f(x0);
②若x1∈D,则数列发生器结束工作;若x1∈D,则将x1反馈回输入端,再输出x2=f(x1),并依此规律继续下去。
现定义f(x1)=(4x 2)/(x 1),
(Ⅰ)若输入x0=49/65,则由数列发生器产生数列{xn},请写出数列{xn}的所有项;
(Ⅱ)若要数列发生器产生一个无穷的常数列,试求输入的初始数据的值’
(Ⅲ)若输入x0,产生的无穷数列{xn}满足:对任意正整数n,均有xn<xn 1,求x0的取值范围。
分析 本题是将计算机的逻辑流程图与函数的迭代、不动点等知识有机结合,阐述了计算机的工作原理和数学过程,题干中数列发生器是一个陌生的模型,关键在于“结束工作”与“继续下去”的理解,进行不断转化,而输出信息。
解 (Ⅰ)∵f(x)的定义域D=(-∞,-1)U(-1, ∞),
∴数列{xn}只有三项:x1=11/19,
x2=1/5,x3=-1,
(Ⅱ)∵f(x)=(4x-2)/(x 1),即x2-3x 2=0,∴x=1或x=2,即x0=1或2时,Xn 1=(4x-2)/(xn 1)=xn,
故当x0=1时,xn=1;当x0=2时,xn=2(n∈N)。
(Ⅲ)解不等式x<(4x-2)/(x 1),得x<-1或1<x<2,
要使x1<x2,则x2<-1或1<x1<2。 ? ?对于函数f(x)=(4x-2)/(x 1)=4-6/(x 1),
若x1<-1,则x2f(x1)>4,x3=f(x2)<x2,
当1<{x1<2,x2=f(x)>x1且1<x2<2。
依次类推可得数列{xn}的所有项均满足xn 1>xn(n∈N)。
综上所述,x1∈(1,2),由x1=f(x0),得x0∈(1,2)。
(编辑 孙世奇)