2023年高中数学必修三知识点总结.doc

高中数学必修三
第一章 算法初步
1.1 算法与程序框图

1、算法的概念
（1）算法概念：在数学上，现代意义上的“算法”通常是指可以用计算机来解决的某一类问题是程序或环节，这些程序或环节必须是明确和有效的，并且可以在有限步之内完毕.
（2）算法的特点:
①有限性：一个算法的环节序列是有限的，必须在有限操作之后停止，不能是无限的.
②拟定性：算法中的每一步应当是拟定的并且能有效地执行且得到拟定的结果，而不应当是模棱两可.
③顺序性与对的性：算法从初始环节开始，分为若干明确的环节，每一个环节只能有一个拟定的后继环节，前一步是后一步的前提，只有执行完前一步才干进行下一步，并且每一步都准确无误，才干完毕问题.
④不唯一性：求解某一个问题的解法不一定是唯一的，对于一个问题可以有不同的算法.
⑤普遍性：很多具体的问题，都可以设计合理的算法去解决，如心算、计算器计算都要通过有限、事先设计好的环节加以解决.
2、程序框图
（1）程序框图基本概念：
①程序构图的概念：程序框图又称流程图，是一种用规定的图形、指向线及文字说明来准确、直观地表达算法的图形。
一个程序框图涉及以下几部分：表达相应操作的程序框；带箭头的流程线；程序框外必要文字说明。
②构成程序框的图形符号及其作用

程序框
名称
功能

起止框
表达一个算法的起始和结束，是任何流程图不可少的。

输入、输出框
表达一个算法输入和输出的信息，可用在算法中任何需要输入、输出的位置。

解决框
赋值、计算，算法中解决数据需要的算式、公式等分别写在不同的用以解决数据的解决框内。

判断框
判断某一条件是否成立，成立时在出口处标明“是”或“Y”；不成立时标明“否”或“N”。

学习这部分知识的时候，要掌握各个图形的形状、作用及使用规则，画程序框图的规则如下：
1、 使用标准的图形符号。
2、 框图一般按从上到下、从左到右的方向画。
3、 除判断框外，大多数流程图符号只有一个进入点和一个退出点。判断框具有超过一个退出点的唯一符号。
4、 判断框分两大类，一类判断框“是”与“否”两分支的判断，并且有且仅有两个结果；另一类是多分支判断，有几种不同的结果。
5、 在图形符号内描述的语言要非常简练清楚。
3：算法的三种基本逻辑结构：顺序结构、条件结构、循环结构。
（1）顺序结构：顺序结构是最简朴的算法结构，语句与语句之间，框与框之间是按从上到下的顺序进行的，它是由若干个依次执行的解决环节组成的，它是任何一个算法都离不开的一种基本算法结构。
A
B
顺序结构在程序框图中的体现就是用流程线将程序框自上而下地连接起来，按顺序执行算法环节。如在示意图中，A框和B框是依次执行的，只有在执行完A框指定的操作后，才干接着执行B框所
指定的操作。
（2）条件结构：条件结构是指在算法中通过对条件的判断根据条件是否成立而选择不同流向的
算法结构。
条件P是否成立而选择执行A框或B框。无论P条件是否成立，只能执行A框或B框之一，不也许同时执行
A框和B框，也不也许A框、B框都不执行。一个判断结构可以有多个判断框。
（3）循环结构：在一些算法中，经常会出现从某处开始，按照一定条件，反复执行某一解决环节的情况，这就是循环结构，反复执行的解决环节为循环体，显然，循环结构中一定包含条件结构。循环结构又称反复结构，循环结构可细分为两类：
①一类是当型循环结构，如下左图所示，它的功能是当给定的条件P成立时，执行A框，A框执行完毕后，再判断条件P是否成立，假如仍然成立，再执行A框，如此反复执行A框，直到某一次条件P不成立为止，此时不再执行A框，离开循环结构。
②另一类是直到型循环结构，如下右图所示，它的功能是先执行，然后判断给定的条件P是否成立，假如P仍然不成立，则继续执行A框，直到某一次给定的条件P成立为止，此时不再执行A框，离开循环结构。
A
成立
不成立
P
不成立
P
成立
A

当型循环结构 直到型循环结构
注意：1循环结构要在某个条件下终止循环，这就需要条件结构来判断。因此，循环结构中一定包含条件结构，但不允许“死循环”。2在循环结构中都有一个计数变量和累加变量。计数变量用于记录循环次数，累加变量用于输出结果。计数变量和累加变量一般是同步执行的，累加一次，计数一次。

1.2基本算法语句

1、输入、输出语句和赋值语句
（1）输入语句
①输入语句的一般格式

INPUT “提醒内容”；变量

②输入语句的作用是实现算法的输入信息功能；③“提醒内容”提醒用户输入什么样的信息，变量是指程序在运营时其值是可以变化的量；④输入语句规定输入的值只能是具体的常数，不能是函数、变量或表达式；⑤提醒内容与变量之间用分号“；”隔开，若输入多个变量，变量与变量之间用逗号“，”隔开。
（2）输出语句
①输出语句的一般格式
PRINT “提醒内容”；变量
②输出语句的作用是实现算法的输出结果功能；③ “提醒内容”提醒用户输入什么样的信息，表达式是指程序要输出的数据；④输出语句可以输出常量、变量或表达式的值以及字符。
（3）赋值语句
①赋值语句的一般格式
变量=表达式

②赋值语句的作用是将表达式所代表的值赋给变量；③赋值语句中的“＝”称作赋值号，与数学中的等号的意义是不同的。赋值号的左右两边不能对换，它将赋值号右边的表达式的值赋给赋值号左边的变量；④赋值语句左边只能是变量名字，而不是表达式，右边表达式可以是一个数据、常量或算式；⑤对于一个变量可以多次赋值。
注意：①赋值号左边只能是变量名字，而不能是表达式。如：2=X是错误的。②赋值号左右不能对换。如“A=B”“B=A”的含义运营结果是不同的。③不能运用赋值语句进行代数式的演算。（如化简、因式分解、解方程等）④赋值号“=”与数学中的等号意义不同。
5：条件语句
（1） 条件语句的一般格式有两种：

满足条件？
语句
是
否

①IF 条件 THEN
语句体
END IF

注意：“条件”表达判断的条件；“语句”表达满足条件时执行的操作内容，条件不满足时，结束程序；END IF表达条件语句的结束。计算机在执行时一方面对IF后的条件进行判断，假如条件符合就执行THEN后边的语句，若条件不符合则直接结束该条件语句，转而执行其它语句。

否
是
满足条件？
语句1
语句2

②IF条件 THEN
语句体1
ELSE
语句体2
END IF

分析：在IF—THEN—ELSE语句中，“条件”表达判断的条件，“语句1”表达满足条件时执行的操作内容；“语句2”表达不满足条件时执行的操作内容；END IF表达条件语句的结束。计算机在执行时，一方面对IF后的条件进行判断，假如条件符合，则执行THEN后面的语句1；若条件不符合，则执行ELSE后面的语句2。
6：循环语句
循环结构是由循环语句来实现的。相应于程序框图中的两种循环结构，一般程序设计语言中也有当型（WHILE型）和直到型（UNTIL型）两种语句结构。即WHILE语句和UNTIL语句。
（1）WHILE语句
满足条件？
循环体

否
是
①WHILE语句的一般格式是 相应的程序框图是
WHILE 条件
循环体
WEND

②当计算机碰到WHILE语句时，先判断条件的真假，假如条件符合，就执行WHILE与WEND之间的循环体；然后再检查上述条件，假如条件仍符合，再次执行循环体，这个过程反复进行，直到某一次条件不符合为止。这时，计算机将不执行循环体，直接跳到WEND语句后，接着执行WEND之后的语句。因此，当型循环有时也称为“前测试型”循环。
（2）UNTIL语句
①UNTIL语句的一般格式是 相应的程序框图是
满足条件？
循环体
是
否
DO
循环体
LOOP UNTIL 条件

②直到型循环又称为“后测试型”循环，从UNTIL型循环结构分析，计算机执行该语句时，先执行一次循环体，然后进行条件的判断，假如条件不满足，继续返回执行循环体，然后再进行条件的判断，这个过程反复进行，直到某一次条件满足时，不再执行循环体，跳到LOOP UNTIL语句后执行其他语句，是先执行循环体后进行条件判断的循环语句。
分析：当型循环与直到型循环的区别：
（1） 当型循环先判断后执行，直到型循环先执行后判断；
在WHILE语句中，是当条件满足时执行循环体，在UNTIL语句中，是当条件不满足时执行循环

1.3算法案例
1、辗转相除法与更相减损术
（1）辗转相除法。也叫欧几里德算法，用辗转相除法求最大公约数的环节如下：
①用较大的数m除以较小的数n得到一个商和一个余数；
②若＝0，则n为m，n的最大公约数；若≠0，则用除数n除以余数得到一个商和一个余数；③若＝0，则为m，n的最大公约数；若≠0，则用除数除以余数得到一个商和一个余数；…… 依次计算直至＝0，此时所得到的即为所求的最大公约数。
（2）更相减损术
我国初期也有求最大公约数问题的算法，就是更相减损术。在《九章算术》中有更相减损术求最大公约数的环节：可半者半之，不可半者，副置分母•子之数，以少减多，更相减损，求其等也，以等数约之。
翻译为：①任意给出两个正数；判断它们是否都是偶数。若是，用2约简；若不是，执行第二步。②以较大的数减去较小的数，接着把较小的数与所得的差比较，并以大数减小数。继续这个操作，直到所得的数相等为止，则这个数（等数）就是所求的最大公约数。
（3）辗转相除法与更相减损术的区别：
①都是求最大公约数的方法，计算上辗转相除法以除法为主，更相减损术以减法为主，计算次数上辗转相除法计算次数相对较少，特别当两个数字大社区别较大时计算次数的区别较明显。
②从结果体现形式来看，辗转相除法体现结果是以相除余数为0则得到，而更相减损术则以减数与差相等而得到
2、秦九韶算法与排序
（1）秦九韶算法概念：
f(x)=anxn+an-1xn-1+….+a1x+a0求值问题
f(x)=anxn+an-1xn-1+….+a1x+a0=( anxn-1+an-1xn-2+….+a1)x+a0 =(( anxn-2+an-1xn-3+….+a2)x+a1)x+a0
=......=(...( anx+an-1)x+an-2)x+...+a1)x+a0
求多项式的值时，一方面计算最内层括号内依次多项式的值，即v1=anx+an-1然后由内向外逐层计算一次多项式的值，即v2=v1x+an-2 v3=v2x+an-3 ...... vn=vn-1x+a0
这样，把n次多项式的求值问题转化成求n个一次多项式的值的问题。
3、进位制
（1）概念：进位制是一种记数方式，用有限的数字在不同的位置表达不同的数值。可使用数字符号的个数称为基数，基数为n，即可称n进位制，简称n进制。现在最常用的是十进制，通常使用10个阿拉伯数字0-9进行记数。对于任何一个数，我们可以用不同的进位制来表达。比如：十进数57，可以用二进制表达为111001，也可以用八进制表达为71、用十六进制表达为39，它们所代表的数值都是同样的。
(2) 一般地，若k是一个大于一的整数，那么以k为基数的k进制可
以表达为：
，
而表达各种进位制数一般在数字右下脚加注来表达,如111001(2)表达二进制数,34(5)表达5进制数

(3) 把十进制数化为k进制数的算法，称为除k取余法。

第二章 记录
2.1 随机抽样
1：简朴随机抽样
（1）总体和样本
①在记录学中 , 把研究对象的全体叫做总体．
②把每个研究对象叫做个体．
③把总体中个体的总数叫做总体容量．
④为了研究总体的有关性质，一般从总体中随机抽取一部分：， ， ， 研究，我们称它为样本．其中个体的个数称为样本容量．
（2）简朴随机抽样，也叫纯随机抽样。就是从总体中不加任何分组、划类、排队等，完全随机地抽取调查单位。特点是：每个样本单位被抽中的也许性相同（概率相等），样本的每个单位完全独立，彼此间无一定的关联性和排斥性。简朴随机抽样是其它各种抽样形式的基础。通常只是在总体单位之间差异限度较小和数目较少时，才采用这种方法。
（3）简朴随机抽样常用的方法：
①抽签法②随机数表法③计算机模拟法③使用记录软件直接抽取。
在简朴随机抽样的样本容量设计中，重要考虑：①总体变异情况；②允许误差范围；③概率保证限度。
（4）抽签法:
①给调核对象群体中的每一个对象编号；
②准备抽签的工具，实行抽签；
③对样本中的每一个个体进行测量或调查
（5）随机数表法：
2：系统抽样
（1）系统抽样（等距抽样或机械抽样）：
把总体的单位进行排序，再计算出抽样距离，然后按照这一固定的抽样距离抽取样本。第一个样本采用简朴随机抽样的办法抽取。 K（抽样距离）=N（总体规模）/n（样本规模）
前提条件：总体中个体的排列对于研究的变量来说，应是随机的，即不存在某种与研究变量相关的规则分布。可以在调查允许的条件下，从不同的样本开始抽样，对比几次样本的特点。假如有明显差别，说明样本在总体中的分布承某种循环性规律，且这种循环和抽样距离重合。
（2）系统抽样，即等距抽样是实际中最为常用的抽样方法之一。由于它对抽样框的规定较低，实行也比较简朴。更为重要的是，假如有某种与调查指标相关的辅助变量可供使用，总体单元按辅助变量的大小顺序排队的话，使用系统抽样可以大大提高估计精度。
3：分层抽样
（1）分层抽样（类型抽样）：
先将总体中的所有单位按照某种特性或标志（性别、年龄等）划提成若干类型或层次，然后再在各个类型或层次中采用简朴随机抽样或系用抽样的办法抽取一个子样本，最后，将这些子样本合起来构成总体的样本。
两种方法：
①先以分层变量将总体划分为若干层，再按照各层在总体中的比例从各层中抽取。
②先以分层变量将总体划分为若干层，再将各层中的元素按分层的顺序整齐排列，最后用系统抽样的方法抽取样本。
（2）分层抽样是把异质性较强的总体提成一个个同质性较强的子总体，再抽取不同的子总体中的样本分别代表该子总体，所有的样本进而代表总体。
分层标准：
①以调查所要分析和研究的重要变量或相关的变量作为分层的标准。
②以保证各层内部同质性强、各层之间异质性强、突出总体内在
结构的变量作为分层变量。
③以那些有明显分层区分的变量作为分层变量。
（3）分层的比例问题：抽样比=
①按比例分层抽样：根据各种类型或层次中的单位数目占总体单位
数目的比重来抽取子样本的方法。
②不按比例分层抽样：有的层次在总体中的比重太小，其样本量就会非常少，此时采用该方法，重要是便于对不同层次的子总体进行专门研究或进行互相比较。假如要用样本资料推断总体时，则需要先对各层的数据资料进行加权解决，调整样本中各层的比例，使数据恢复到总体中各层实际的比例结构。
4：用样本的数字特性估计总体的数字特性
（1）样本均值：
（2）样本标准差：
（3）众数：在样本数据中，频率分布最大值所相应的样本数据（可以是多个）。
（4）中位数：在样本数据中，累计频率为1.5时所相应的样本数据值（只有一个）。
注意：
①假如把一组数据中的每一个数据都加上或减去同一个共同的常数，标准差不变
②假如把一组数据中的每一个数据乘以一个共同的常数k，标准差变为本来的k倍
③一组数据中的最大值和最小值对标准差的影响，区间的应用；
“去掉一个最高分，去掉一个最低分”中的科学道理
5、用样本的频率分布估计总体分布
（1）频率分布表与频率分布直方图
频率分布表盒频率分布直方图，是从各个小组数据在样本容量中所占比例大小的角度，来表达数据分布规律，它可以使我们看到整个样本数据的频率分布情况。
具体环节如下：
第一步：求极差，即计算最大值与最小值的差.
第二步：决定组距和组数：组距与组数的拟定没有固定标准，需要尝试、选择，力求有合适的组数，以能把数据的规律较清楚地呈现为准.太多或太少都不好，不利对数据规律的发现.组数应与样本的容量有关，样本容量越大组数越多.一般来说，容量不超过100的组数在5至12之间.组距应最佳“取整”，它与有关.
注意：组数的“取舍”不依据四舍五入，而是当不是整数时，组数=［］+1.
②频率分布折线图 ：连接频率分布直方图中各个小长方形上端的重点，就得到频率分布折线图。
③总体密度曲线：总体密度曲线反映了总体在各个范围内取值的半分比，它能给我们提供更加精细的信息。
（2）茎叶图：茎是指中间的一列数，叶是指从茎旁边生长出来的数。
.
6：变量间的相关关系：自变量取值一定期因变量的取值带有一定随机性的两个变量之间的关系交相关关系。对具有相关关系的两个变量进行记录分析的方法叫做回归分析。
（1）回归直线：根据变量的数据作出散点图，假如各点大体分布在一条直线的附近，就称这两个变量之间具有线性相关的关系，这条直线叫做回归直线方程。假如这些点散布在从左下角到右上角的区域，我们就成这两个变量呈正相关；若从左上角到右下角的区域，则称这两个变量呈负相关。

第三章 概率
3.1 随机事件的概率
（1） 必然事件：在条件S下，一定会发生的事件，叫相对于条件S的
必然事件；
（2） 不也许事件：在条件S下，一定不会发生的事件，叫相对于条件
S的不也许事件；
（3） 拟定事件：必然事件和不也许事件统称为相对于条件S的拟定事
件；
（4） 随机事件：在条件S下也许发生也也许不发生的事件，叫相对于
条件S的随机事件；
（5） 频数与频率：在相同的条件S下反复n次实验，观测某一事件A
是否出现，称n次实验中事件A出现的次数为事件A出现的频数；称事件A出现的比例为事件A出现的概率：对于给定的随机事件A，假如随着实验次数的增长，事件A发生的频率稳定在某个常数上，把这个常数记作P（A），称为事件A的概率。
（6）频率与概率的区别与联系：随机事件的频率，指此事件发生的次数与实验总次数n的比值，它具有一定的稳定性，总在某个常数附近摆动，且随着实验次数的不断增多，这种摆动幅度越来越小。我们把这个常数叫做随机事件的概率，概率从数量上反映了随机事件发生的也许性的大小。频率在大量反复实验的前提下可以近似地作为这个事件的概率
2：概率的基本性质
（1）必然事件概率为1，不也许事件概率为0，因此0≤P(A)≤1
（2）事件的包含、并事件、交事件、相等事件
（3）若A∩B为不也许事件，即A∩B=，那么称事件A与事件B互斥；
（4）若A∩B为不也许事件，A∪B为必然事件，那么称事件A与事件B互为对立事件；
（5）当事件A与B互斥时，满足加法公式：P(A∪B)= P(A)+ P(B)；
若事件A与B为对立事件，则A∪B为必然事件，所以P(A∪B)= P(A)+ P(B)=1，于是有P(A)=1—P(B)
（6）互斥事件与对立事件的区别与联系，互斥事件是指事件A与事件B在一次实验中不会同时发生，其具体涉及三种不同的情形：① 事件A发生且事件B不发生；②事件A不发生且事件B发生；③事件A与事件B同时不发生，而对立事件是指事件A 与事件B有且仅有一个发生，其涉及两种情形；④事件A发生B不发生；⑤事件B发生事件A不发生，对立事件互斥事件的特殊情形。
3：基本领件
（1）基本领件：基本领件是在一次实验中所有也许发生的基本结果中的一个，它是实验中不能再分的最简朴的随机事件。
（2）基本领件的特点：①任何两个基本领件是互斥的②任何事件（除不也许事件外）都可以表达成基本领件的和。
4：古典概型：
（1）古典概型的条件：古典概型是一种特殊的数学模型，这种模型满足两个条件：
①实验结果的有限性和所有结果的等也许性。②所有基本领件必须是有限个。
（2）古典概型的解题环节；
①求出总的基本领件数；
②求出事件A所包含的基本领件数，然后运用公式
5：几何概型
（1）几何概率模型：假如每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度（面积或体积）成比例，则称这样的概率模型为几何概率模型；
（2）几何概型的概率公式：；
（3）几何概型的特点：①实验中所有也许出现的结果（基本领件）有无限多个；②每个基本领件出现的也许性相等．
注意：几何概型也是一种概率模型，它与古典概型的区别是实验的也许结果不是有限个。其特点是在一个区域内均匀分布，所以随机事件的概率大小与随机事件所在区域的形状位置无关，值域该区域的大小有关。假如随即事件所在区域是一个单点，由于单点的长度、面积、体积均为0，则它出现的概率为0，但它不是不也许事件；假如一个随机事件所在区域是所有区域扣除一个单点，则它出现的概率为1，但他不是必然事件。
综上可得：必然事件的概率为1；不也许事件的概率为0。
概率为1的事件不一定为必然事件；概率为0的事件不一定为不也许事件。