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- 2022-02-12 发布
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5-8-2.进制的应用
教学目标
1. 了解进制;
2. 会对进制进行相应的转换;
3. 能够运用进制进行解题
知识点拨
一、数的进制
1.十进制:
我们常用的进制为十进制,特点是“逢十进一”。在实际生活中,除了十进制计数法外,还有其他的大于1的自然数进位制。比如二进制,八进制,十六进制等。
2.二进制:
在计算机中,所采用的计数法是二进制,即“逢二进一”。因此,二进制中只用两个数字0和1。二进制的计数单位分别是1、21、22、23、……,二进制数也可以写做展开式的形式,例如100110在二进制中表示为:(100110)2=1×25+0×24+0×23+1×22+1×21+0×20。
二进制的运算法则:“满二进一”、“借一当二”,乘法口诀是:零零得零,一零得零,零一得零,一一得一。
注意:对于任意自然数n,我们有n0=1。
3.进制:
一般地,对于k进位制,每个数是由0,1,2,,共k个数码组成,且“逢k进一”.进位制计数单位是,,,.如二进位制的计数单位是,,,,八进位制的计数单位是,,,.
4.进位制数可以写成不同计数单位的数之和的形式
十进制表示形式:;
二进制表示形式:;
为了区别各进位制中的数,在给出数的右下方写上,表示是进位制的数
如:,,,分别表示八进位制,二进位制,十二进位制中的数.
5.进制的四则混合运算和十进制一样
先乘除,后加减;同级运算,先左后右;有括号时先计算括号内的。
二、进制间的转换:
一般地,十进制整数化为进制数的方法是:除以取余数,一直除到被除数小于为止,余数由下到上按从左到右顺序排列即为进制数.反过来,进制数化为十进制数的一般方法是:首先将进制数按的次幂形式展开,然后按十进制数相加即可得结果.
如右图所示:
十进制
二进制
十六进制
八进制
例题精讲
模块一、进制在生活中的运用
【例 1】 有个吝啬的老财主,总是不想付钱给长工。这一次,拖了一个月的工钱,还是不想付。可是不付又说不过去,便故作大方地拿出一条金链,共有7环。对长工说:“我不是要拖欠工资,只是想连这一个月加上再做半年的工资,都以这根金链来付。”他望向吃惊的长工,心中很是得意,“本人说话,从不食言,可以请大老爷作证。”大老爷可是说一不二的人,谁请他作证,他当作一种荣耀,总是分文不取,并会以命相拼也要兑现的。这越发让长工不敢相信,要知道,这在以往,这样的金链中的一环三个月的工钱也不止。老财主越发得意,终于拿出杀手锏:“不过,我请大老爷作证的时候,提到一项附加条件,就是这样的金链实在不能都把它断开,请你只能打开一环,以后按月来取才行!”当长工明白了老财主的要求后,不仅不为难,反倒爽快地答应了,而且,从第一个月到第七个月,顺利地拿到了这条金链,你知道怎么断开这条金链吗?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】2星 【题型】解答
【解析】 断开第三环,从而得到1,2,4环的三段,第一个月拿走一环,第二个月以一换二,第三个月取一环,第四个月以三换四,第五个月再取一环,第六个月以一换二,第七个月再取一环。
【答案】,,
【巩固】 现有1克,2克,4克,8克,16克的砝码各1枚,在天平上能称多少种不同重量的物体?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】2星 【题型】解答
【解析】 因为砝码的克数恰好是1,2,4,8,16,而二进位制数从右往左数各位数字分别表示:1,2,22=4,23=8,24=16,在砝码盘上放1克砝码认为是二进位制数第一位(从右数)是1,放2克砝码认为是二进位制数第二位是1,……,放16克砝码认为是二进位制数第五位是1,不放砝码就认为相应位数是零,这样所表示的数中最小的是1,最大的是(11111)2=24+23+22+21+20=(31)10,这就是说1至31的每个整数(克)均能称出。所以共可以称出31种不同重量的物体。
【答案】
【例 2】 茶叶店老板要求员工提高服务质量,开展“零等待”活动,当顾客要买茶叶的时候,看谁最快
满足顾客的需要则为优秀。结果有一个员工总是第一名,而且顾客到他那儿不需要等待。原来他把茶叶先称出若干包来,放在柜台上,顾客告诉他重量,他就拿出相应重量的茶叶。别的伙计看在眼里,立即学习,可是柜台上却放不下许多包。奇怪的是,最佳员工的柜台上的茶叶包裹却不是很多。于是有员工去取经,发现最佳员工准备的茶叶数量是:1,2,4,8,16,32,64,128,256。你能解释一下其中的道理么?这些重量可以应付的顾客需要的最高重量是多少?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 略
【答案】由于观察一下你会发现最佳员工:所取的数字与二进制中的对应,而我们所要的3,5,6,7,9,等等数字都可以用这些二进制相加得来,老师可以在黑板上给学生列竖式演示此道理,说明取1,2,4,8,16,32,64,128,256的道理。
【巩固】 如果只考虑100克以内的重量,至少需要多少包?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 至少需要1,2,4,8,16,32,64(7包)
【答案】至少需要1,2,4,8,16,32,64(7包)
【巩固】 如果只许在天平的一边放砝码,要称量100g以内的各种整数克数,至少需要多少个砝码?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 至少需要:1,2,4,8,16,32,64这七种重量的砝码即可。
【答案】至少需要:1,2,4,8,16,32,64这七种重量的砝码即可
【巩固】 古代英国的一位商人有一个磅的砝码,由于跌落在地碎成块,后来,称得每块碎片的重量都是整磅数,而且可以用这块来称从至磅之间的任意整数磅的重物(砝码只能放在天平的一边)。那么这块砝码碎片各重 , , ,
【考点】 【难度】星 【题型】填空
【关键词】走美杯,3年级,初赛,第15题
【解析】 因为二进制数可以表达所有的自然数,而且表达形式是唯一的,例如:,……所以只要准备质量为1,2,4,8的二进制数砝码即可。
【答案】1,2,4,8
【例 1】 有10箱钢珠,每个钢珠重10克,每箱600个.如果这10箱钢珠中有1箱次品,次品钢珠每个重9克,那么,要找出这箱次品最少要称几次?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 略
【答案】解决这个问题有一个巧妙的方法.将10箱钢珠分别编为1~10号,然后从1号箱中取1个钢珠,从2号箱中取2个钢珠……,这样共取了(个)钢珠,重量是:(克),如果轻了n(1≤n≤10)克,那么第几号箱就是次品.在这个方法中,第10号箱也可不取,这样共取出45个钢珠,如果重450克,那么10号箱是次品;否则,轻几克几号箱就是次品.总结:不同的进制数与十进制数的对应关系,即:每个十进制数都能表示成一个相应的二进制数,反之,也是。
【例 2】 小马虎将一些零件装箱,每个零件10g,装了10箱,结果发现,混进了几箱次品进去,每个次
品零件9克,但从外观上看不出来,聪明的你能只称量一次就能把所有的次品零件都找出来么?
【考点】进制在生活中的运用 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 略
【答案】解决这个问题有一个巧妙的方法.将10箱钢珠分别编为1~10号,然后从1号箱中取1个钢珠,从2号箱中取2个钢珠,从3号箱中取4个钢珠,从4号箱中取8个钢珠……从10号箱中取512个钢珠,共取出1+2+4+8+…+512=1023个钢珠,将这些钢珠放到天平上称,本来应重10230克,如果轻了n(1≤n≤10)克,就看n是由1,2,4,8,16,…512中的那些数字组成,则数字对应的那些号箱就是次品.在这个方法中,第10号箱也可不取,这样共取出511个钢珠,如果重500克,那么1,2,4号箱是次品。
【例 3】 计算机存储容量的基本单位是字节,用B表示,一般用KB、MB、GB作为存储容量的单位,它们之间的关系是1KB=B,1MB=KB,1GB=MB。小明新买了一个MP3播放器,存储容量为256MB,它相当于_____B。
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】希望杯,4年级,1试
【解析】 256MB=256×=KB=B
【答案】
【例 1】 向电脑输入汉字,每个页面最多可输入1677个五号字。现在页面中有1个五号字,将它复制后粘贴到该页面,就得到2个字;再将这2个字复制后粘贴到该页面,就得到4个字。每次复制和粘贴为1次操作,要使整个页面都排满五号字,至少需要操作 次。
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】希望杯,五年级,复赛,第7题,4分
【解析】 2的10次方为1024,2的11次方为2048,所以需要操作11次。
【答案】次
【例 2】 成语“愚公移山”比喻做事有毅力,不怕困难。假设愚公家门口的大山有80万吨重,愚公有两个儿子,他的两个儿子又分别有两个儿子,依此类推。愚公和它的子孙每人一生能搬运100吨石头。如果愚公是第1代,那么到了第 代,这座大山可以搬完。(已知10个2连乘之积等于1024)
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】希望杯,4年级,1试
【解析】 设到了第n代,这座大山可以搬完
20+21+22+……+2n-1≥800000÷100
2n-1≥8000
2n≥8001
212=4096,213=8192
答:到了第13代,这座大山可以搬完。
【答案】代
【例 3】 123456789012345678901234567890……1234567890,共10000个数字。第一轮去掉在奇数位置(从左数起)上的数字,剩下5000个数字;第二轮再去掉这5000个数字中奇数位置上的数字,剩下2500个;第三轮,……;直到只剩下一个数字。最后剩下的数字是__ ,这时已经操作了 轮。
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】走美杯,五年级,初赛,12题
【解析】 最后剩下的数是接近10000的2n。已知213=8192,,第二个数正好就是2。另外,根据操作规律,每2n个数,操作n次剩下最后一个数,所以,操作13次。
【答案】,操作次
【例 4】 10个砝码,每个砝码重量都是整数克,无论怎样放都不能使天平平衡,这堆砝码总重量最少为_________克。
【考点】进制在生活中的运用 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】走美杯,初赛,六年级,第7题
【解析】 由于无论怎样放都不能使天平平衡,首先可以知道这10个砝码的重量各不相同。最轻的那个砝码至少为1克,次轻的至少为2克,由于,接下来的至少为4克,……由此想到我们熟悉的2的次幂,当10个砝码的重量分别为1克,2克,4克,8克,16克,……,512克时满足题意,所以这堆砝码的总重量至少为克。
【答案】克
【例 5】 将6个灯泡排成一行,用和表示灯亮和灯不亮,下图是这一行灯的五种情况,分别表示五个数字:1,2,3,4,5。那么表示的数是 。
【考点】进制在生活中的运用 【难度】5星 【题型】填空
【关键词】希望杯,五年级,初赛,第16题,5分
【解析】 从图中数字1、2、4的表示可知:自右向左第一个灯亮表示1,第二个灯亮表示2,第三个灯亮表示4,第四个灯亮表示8,第五个灯亮表示16,第六个灯亮表示32。因此问题当中的表示16+8+2=26。
【答案】
模块二、巧求余数问题
【例 1】 已知正整数的八进制表示为,那么在十进制下,除以7的余数与除以9的余数之和是多少?
【考点】巧求余数问题 【难度】3星 【题型】解答
【关键词】2009年,清华附中,入学测试题
【解析】 与十进制相类似,有:.
根据8进制的弃7法,被7除的余数等于其各位数字之和,为6,而除以7的余数为1,所以的平方被7除余1,即除以7的余数为1;
另外,,显然能被整除,所以其平方也能被整除,即除以9的余数为0.
因此两个余数之和为.
【答案】
【巩固】 在8进制中,一个多位数的数字和为十进制中的68,求除以7的余数为多少?
【考点】巧求余数问题 【难度】3星 【题型】解答
【关键词】人大附中,分班考试
【解析】 类似于十进制中的“弃九法”,8进制中也有“弃7法”,也就是说8进制中一个数除以7的余数等于这个数的各位数字之和除以7的余数.
本题中,这个数的各位数字之和在十进制中为68,而68除以7的余数为5,所以这个数除以7的余数也为5.
【答案】
【例 2】 试求除以992的余数是多少?
【考点】巧求余数问题 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 我们通过左式的短除法,或者直接运用通过2次幂来表达为2进制:
,我们知道在2进制中一定能被 (1111100000)2整除,所以,因为能被 (1111100000)2整除,所以余数为,所以原式的余数为63。
【答案】
【例 3】 计算除以7的余数.
【考点】巧求余数问题 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 由于除以7余1,而,所以除以7的余数为.
本题也可以转化为2进制进行计算:,,
所以.
而,所以余.
所以除以7的余数为3.
【答案】
【例 1】 计算除以26的余数.
【考点】巧求余数问题 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 题中有3的次幂,令人联想到将题中的数转化成3进制下的数再进行计算.
,而,
所以,.
由于整除,,所以余.
所以除以26的余数为8.
【答案】
模块三、进制与位值的综合运用
【例 2】 在美洲的一个小镇中,对于200以下的数字读法都是采取20进制的。如果十进制中的147在20进制中的读音是“seyth ha seyth ugens”,而十进制中的49在20进制中的读音是“naw ha dew ugens”,那么20进制中读音是“dew ha naw ugens”的数指的是十进制中的数
【考点】 【难度】星 【题型】填空
【关键词】学而思杯,6年级,1试,第12题
【解析】 ,,所以ha代表十位,ugens代表个位,dew代表9,naw代表2。,所以答案是182.
【答案】
【例 3】 一个自然数,在3进制中的数字和是2007,它在9进制中的数字和最小是 ,最大是 。
【考点】进制与位值的综合运用 【难度】5星 【题型】解答
【关键词】走美杯,初赛,六年级,第9题
【解析】 最大为2007×3=6021,最小为2007.
【答案】最小,最大
【例 4】 在6进制中有三位数,化为9进制为,求这个三位数在十进制中为多少?
【考点】进制与位值的综合运用 【难度】5星 【题型】解答
【解析】 ;;
所以;于是;
因为35a是5的倍数,80c也是5的倍数.所以3b也必须是5的倍数,
又(3,5)=1.所以,b=0或5.
①当b=0,则35a=80c;则7a=16c;(7,16)=1,并且a、c≠0,所以a=16,c=7。但是在6,9进制,不可以有一个数字为16.
②当b=5,则35a=3×5+80c;则7a=3+16c;mod 7后,3+2c≡0。所以c=2或者2+7k(k为整数).因为有6进制,所以不可能有9或者9以上的数,于是c=2;35a=15+80×2,a=5。所以(abc)6 =(552)6 =5×62+5×6+2=212。这个三位数在十进制中为212。
【答案】
【例 5】 在7进制中有三位数,化为9进制为,求这个三位数在十进制中为多少?
【考点】进制与位值的综合运用 【难度】5星 【题型】解答
【解析】 首先还原为十进制:
;.
于是;得到,即.
因为是8的倍数,也是8的倍数,所以也应该是8的倍数,于是或8.
但是在7进制下,不可能有8这个数字.于是,,则.
所以为5的倍数,为3的倍数.
所以,或5,但是,首位不可以是0,于是,;
所以.
于是,这个三位数在十进制中为248.
【答案】
【例 1】 一个人的年龄用十进制数和三进制数表示,若在十进制数末尾添个“0”就是三进制数,求此人的年龄.
【考点】进制与位值的综合运用 【难度】5星 【题型】解答
【解析】 ①设这个人为岁,得,又,解得,不合题意,所以这个人的年龄不可能是一位数.
②设这个人是岁,由题意得:.
因为,所以,即.又因为是三进制数,,都小于3,所以,.所以,这个人为21岁.
③设这个人为岁,由题意有,,因为,,所以.即.又、、都小于3,所以上述等式不成立.所以这个人的年龄不可能是三位数.
综上可知这个人的年龄是21岁.
【答案】
【例 2】 N是整数,它的b进制表示是777,求最小的正整数b,使得N是十进制整数的四次方.
【考点】进制与位值的综合运用 【难度】5星 【题型】解答
【解析】 设b是所求的最小正整数,,因为质数7能整除,所以也能整除x,不妨设,m是大于0的自然数。则:,化简得:,易知,b的值随m的增大而增大,当m=1时,b=18。
【答案】
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