小学数学竞赛:进制的应用.教师版解题技巧 培优 易错 难
证券从业人员资格考试成绩查询-教师资格证考试试卷
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、2
1
、2
2
、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:
(1
00110)
2
=1×2
5
+0×2
4
+0×2
3
+1×2
2
+1×2
1
+0×2
0
。
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n
0
=1。
3.
k
进制:
一般地,对于k进位制,每个数是由0,1,2,
L
,共k个数码组成,且“逢k进一”.
((k1)kk1)
进位制计数单位是k
0
,
k
1
,
k
2
,
L.如二进位制的计数单位是
2
0
,
2
1
,
2<
br>2
,
L
,八进位制的计数单位
是
8
0
,8
1
,
8
2
,
L
.
4.
k
进位制数可以写成不同计数单位的数之和的形式
nn1
(
a
n
a
n1
La
1
a
0
)La1
ka
0
k
a
n
ka
n
1
k
十进制表示形式:
Na
n
10
n
a<
br>n1
10
n1
La
0
10
0
; <
br>二进制表示形式:
Na
n
2
n
a
n1
2
n1
La
0
2
0
;
为了区别各进位制中
的数,在给出数的右下方写上
k
,表示是
k
进位制的数
(352)
(1010)(3145)
如:
8
,
2
,
12
,分
别表示八进位制,二进位制,十二进位制中的数.
5.
k
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
k
进制数的方法是:除以k
取余数,一直除到被除数小于
k
为止,余数由下到上
按从左到右顺序排
列即为
k
进制数.反过来,
k
进制数化为十进制数的一般方法是:首先将k
进制数按
k
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:
八进制
十进制 二进制
十六进制
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<
br>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】
1
,
2
,
4
【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,
2
3=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)1
0,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】
31
【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
1(1)
2
,2(10)
2
,4(100)
2
8(1000)
2
,16(10000)
2
,32(100000)
2
LL观察一下你会发现最佳员
工:所取的数字与二进制中的
(1)
2
,(10
)
2
,(100)
2
,(1000)
2
,(10000)<
br>2
,(100000)
2
LL
对应,而我们所要的3,
5,6
,7,9,
LL
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
15
磅的砝码,由于跌落在地碎成
4<
br>块,后来,称得每块碎片的重量都是
整磅数,而且可以用这
4
块来称从
1
至
15
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<
br>4
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:
9=1+8<
br>,
31=1+2+4+8+16
……
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 3】 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
123456
78910=55
(个)钢珠,重量是:
,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
5510=550
(克)
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 4】
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1023
0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 5】 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=2
10
B,1MB=
2
10
KB,1GB=
2
10
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
×
2
10
=
2
18
KB=
2
28
B
【答案】
2
28
B
【例 6】 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】
11
次
【例 7】 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
2
0
+2
1
+2
2
+……+2
n
-1
≥800000÷100
2
n
-1≥8000
2
n
≥8001
2
12
=4096,2
13
=8192
答:到了第13代,这座大山可以搬完。
【答案】
13
代
【例 8】 4567890……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
n13
【解析】 最后剩下的数是接近1
0000的2。已知2=8192,
8192108192
,第二个数正好就是2。另外
,
n
根据操作规律,每2个数,操作n次剩下最后一个数,所以,操作13次。
【答案】
2
,操作
13
次
【例 9】 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
123
,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<
br>1248L5121023
克。
【答案】
1023
克
【例 10】 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 。
●●●●●○
●●●●○●
●
●●●○○
●●●○
●●
●●●○●
○
1
2
34
5
【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】
26
模块二、巧求余数问题
【例 11】 已知正整数
N
的八进制表
示为
N()
8
,那么在十进制下,
N
除以7的余数与
N<
br>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:
()
8
(111111)
8
2
.
根据8进制的弃7法,
(111111)
8
被7除的余数等于其各位数字之和
,为6,而
6
2
36
除以7的余数
为1,所以
(1111
11)
8
的平方被7除余1,即
()
8
除以7的余数为1;
另外,
9(11)
8
,显然
(111111)
8
能被<
br>(11)
8
整除,所以其平方也能被
(11)
8
整除,即()
8
除
以9的余数为0.
因此两个余数之和为
101
.
【答案】
1
【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】
5
【例 12】
试求
2
2006
1
10
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:
2006
9921111100000
一定能被
111L1
我们知道在2进制中
111...10000...0
10
2
,
21
10
<
br>3
123
1231424
2006个1
2
5个15个或以上0
2
(1111100000)2整除,所以
111L1
=
111...1000...0111111
,
因为
111...1000...0
能被
123<
br>
123123
123123
2
006个1
2
2000个16个0
2
2000个16个0
2
(1111100000)2整除,所以余
数为
111111
2
=2
5
2
4<
br>2
3
2
2
2
1
2
0
=63
,所以原式的余数为63。
【答案】
63
【例
13】 计算
(2
2003
1)
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
2<
br>3
8
除以7余1,而
20033667L2
,所以
2<
br>2003
1
除以7的余数为
2
2
13
. 本题也可以转化为2进制进行计算:
2
2003
1(111
12L
3
1)
2
,
7(111)
2
,
2003个1
所以
(2
2003
1)7(111
12
L
3
1)
2
(111)
2
.
2003个1而
20033667……2
,所以
(111
12
L
3
1)
2
(111)
2
余
(11)
2
3
.
2003个1
所以
(2
2003
1)
除以7的余数为3.
【答案】
3
【例 14】
计算
(3
2003
1)
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.
3
2003
1(1000...
142
L
43
2)
3
,而26(222)
3
,
14243
0)
3
(1)<
br>3
(222
2003个0
2003个2
所以,
(3
2003
1)26(222
142
L
43
2)
3(222)
3
.
2003个2
由于
(222)
3<
br>整除
(222)
3
,
20033667L2
,所以
(222
142
L
43
2)
3
(222)
3<
br>余
(22)
3
8
.
2003个2
所以
(
3
2003
1)
除以26的余数为8.
【答案】
8
模块三、进制与位值的综合运用
【例 15】 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“sey
th 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】
147)((77)(4
9)(29)
10
20
,
10
20
,
所以ha代表十位,ugens代表个位,dew代表9,naw代表2。
(92)
20
=(182)
10
,所以答案是182.
【答案】
182
【例 16】 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
2007
,最大
6021
【例
17】 在6进制中有三位数
abc
,化为9进制为
cba
,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】
abc
6
a6
2
b6<
br>1
c6
0
36a6bc
;
cba
9
c9
2
b9
1
a9
0
81c
9ba
;
所以
36a6bc81c9ba
;于是
3
5a80c3b
;
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】
212
【例 18】 在7进制中有三位数
a
bc
,化为9进制为
cba
,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:
(abc)
7
a7
2
b7c49
a7bc
;
(cba)
9
c9
2
b9a8
1c9ba
.
于是
49a7bc81c9ba
;得到
48a80c2b
,即
24a40cb
.
因为
24a<
br>是8的倍数,
40c
也是8的倍数,所以
b
也应该是8的倍数,于是<
br>b0
或8.
但是在7进制下,不可能有8这个数字.于是
b0
,
24a40c
,则
3a5c
.
所以
a
为5的倍数,
c
为3的倍数.
所以,
a
0
或5,但是,首位不可以是0,于是
a5
,
c3
;
所以
(abc)
7
(503)
7
5493248
.
于是,这个三位数在十进制中为248.
【答案】
248
【例 19】
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
a
岁,得
a
(10)
a0
(3)
,又
a0
(3)
a3
1
03
0
3a
(10
)
,解得
a0
,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
ab
岁,由题意得:
ab
(10)
ab0
(
3)
.
因为
ab
(10)
10ab,ab0
(3)<
br>a3
2
b3
1
03
0
9a3b,所以
10ab9a3b
,即
a2b
.又因为
ab0<
br>是三进制数,
a
,
b
都小于3,所以
a2
,
b1
.所以,这个人为21岁.
③设这个人为
abc
岁,由题意有,<
br>abc
(10)
abc0
(3)
,因为
abc
(1
0)
100a10bc
,
abc0
(3)
a3
3
b3
2
c327a9b3c
,所以
100a10b
c27a9b3c
.即
73ab2c
.又
a
、
b
、
c
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】
21
【例
20】 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,
7b
2
7b7x
4
xN
,因为质数7能整除
7b
2
7b7
,所以也能整
除x,不妨设
x7m
,m是大于0的自然数。则:
7b
2
7b7
7m
,化简得:
b
2
b17
3
m
4
,
易知,b的值随m的增大而增大,当m=1时,b=18。
【答案】
18
4