В кассе было 64 билета в кино сколько битов информации несет зрительное информационное сообщение

Обновлено: 02.07.2024

Цели урока: формировать умения и навыки учащихся применять знания по образцу и в изменённой ситуации по изучаемой теме: находить количество информации при решении задач, в условии которых события являются равновероятными и не равновероятными.

Требования к знаниям и умениям:

Программно-дидактическое обеспечение: персональный компьютер, проектор, мультимедийная доска SMART-Board, карточки для опроса учащихся.

Ход урока

I. Постановка целей урока

II. Проверка домашнего задания

Начнём проверку домашнего задания со следующего: давайте выясним, чья вероятность вызова к доске для ответа больше.

/ Для этого учитель проецируем общее количество оценок, которое мог бы получить учащийся на данный момент времени, а также количество оценок каждого ученика.

Ученики производят вычисления самостоятельно и называют результаты. Далее выполнение домашнего задания ученики показывают в порядке убывания полученных вероятностей. Решение задач демонстрируется на доске в слайдовой презентации./

2. Выборочно проводится опрос по карточкам, приготовленным заранее.

Задание: вставьте пропущенные слова.

– События, не имеющие преимущество друг перед другом, называются.

– 1 бит — это количество информации, . неопределенность знаний в два раза.

– I = log₂N – количество информации в . событии, где N – это . а I – .

– I = log₂(l/p) – количество информации в . событии, где р – это . а вероятность события выражается в. и вычисляется по формуле.

Все остальные учащиеся выполняют кроссворд по основным понятиям приложение 1.

III. Решение задач

1. Решение задач, в условии которых события являются равновероятными

В течении 10 минут ученики выполняют решения задач / задаётся произвольный темп решения, т.о., часть детей решит задач больше, часть меньше в меру своих возможностей

- Чему равно I? Как найти N?

“Вы выходите на следующей остановке?” – спросили человека в автобусе. “Нет”, — ответил он. Сколько информации содержит ответ?

Решение: человек мог ответить только “Да” или “Нет”, т.е. выбрать один ответ из двух возможных. Поэтому N = 2. Значит I = 1 бит (2 = ).

“Петя! Ты пойдешь сегодня в кино?” – спросил я друга. “Да”, – ответил Петя. Сколько информации я получил?

Решение: Петя мог ответить только “Да” или “Нет”, т.е. выбрать один ответ из двух возможных. Поэтому N = 2. значит I = 1 бит (2 = 2 1 ).

Вы подошли к светофору, когда горел желтый свет. После этого загорелся зеленый. Какое количество информации вы при этом получили?

Решение: из двух сигналов (желтого и зеленого) необходимо выбрать один — зеленый. Поэтому N = 2, а I = 1 бит.

Решение: из 4 дорожек необходимо выбрать одну, т.е. N = 4. Значит по формуле I = 2, т.к. 4 = 2 2 .

Пояснение: номер дорожки (3) не влияет на количество информации, так как вероятности событий в этих задачах мы приняли считать одинаковыми.

На железнодорожном вокзале 8 путей отправления поездов. Вам сообщили, что ваш поезд прибывает на четвертый путь. Сколько информации вы получили?

Решение: из 8 путей нужно выбрать один. Поэтому N = 8, а I = 3, т.к. 8 = Пояснение: номер пути (4) не влияет на количество информации, так как вероятности событий в этих задачах мы приняли считать одинаковыми.

Решение: из 16 равновероятных событий нужно выбрать одно. Поэтому N = 16, следовательно, I = 4 (16 = 2 4 ).

Пояснение: события равновероятны, т.к. всех цветов в коробке присутствует по одному.

Была получена телеграмма: “Встречайте, вагон 7”. Известно, что в составе поезда 16 вагонов. Какое количество информации было получено?

Решение: так как из 16 вагонов нужно выбрать один, то N = 16, следовательно, 1 = 4(16 = 2 4 ).

При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 9 бит информации. Чему равно N?

Решение: N = 2 9 = 512.

Ответ: диапазон чисел имеет значение от 1 до 512.

При угадывании целого числа в некотором диапазоне было получено 8 бит информации. Сколько чисел содержит этот диапазон?

Решение: N = 2 8 = 256.

Ответ: 256 чисел.

Решение: N = 2 4 = 16 этажей.

Пояснение: события равновероятны, т.к. номера этажей не повторяются.

Ответ: 16 этажей.

Решение: N = 2 3 = 8 подъездов.

Пояснение: события равновероятны, т.к. номера подъездов не повторяются.

Ответ: 8 подъездов.

В школьной библиотеке 16 стеллажей с книгами. На каждом стеллаже 8 полок. Библиотекарь сообщил Пете, что нужная ему книга находится на пятом стеллаже на третьей сверху полке. Какое количество информации библиотекарь передал Пете?

Решение: существует 16*8 = 128 вариантов местонахождения книги. Из этого количеств вариантов необходимо выбрать один. Следовательно, N = 128, а I = 7, т.к. 128 = 2 7 .

Загадано слово из 10 букв. Вы просите открыть пятую букву. Вам ее открыли. Сколько информации вы получили?

Решение: N = 10, следовательно, I = log₂10.

Смотрим по таблице / приложение 2 / и видим, что I = 3,32193 бит.

Решение: N = 6, следовательно, I = log₂6. Смотрим по таблице и видим, что I = 2,58496 бит.

2. Решение задач, в условии которых события не равновероятны

Запишите формулу на доске для нахождения количества информации в ситуации с не равновероятными событиями. Что означает каждая буква и как выразить одну величину через другую.

В соответствии с уровнем обучаемости 1 группа детей решают более простые задачи №1 – №5, 2 группа -более сложные – №6 – №9.

Вопрос к задачам:

Почему события в задаче не равновероятные? Сравните вероятности событий между собой.

1) I₆ = log₂(l/p₆); 4 = log2(l/p₆); 1/р_б = 16; p₆ = 1/16 – вероятность доставания белого карандаша;

2) р_б = ; = ; = = 4 белых карандаша.

Ответ: 4 белых карандаша.

Решение: 1) р₄ = = — вероятность получения оценки “5”;

Дано: К = 10; К = 5; К_ж = 4; К = 1; N = 20.

Ответ: I_с = 1 бит, I_з = 2 бит, I_ж = 2,236 бит, I_к = 4,47213 бит.

Дано: N = 100,I₄ = 2 бита.

Ответ: 25 пятерок.

3) К₆ = N – К = 32 – 2 = 30 пар белых перчаток.

Ответ: 30 пар белых перчаток.

Дано: Кб = Кс =8, I₆ = 2 бита.

I_б = log₂(l/p₆), 2 = log₂(l/p₆), 1/р₆ = 4, р₆ = Vi – вероятность расхода белой банки;
N = = = 32 – банки с краской было всего;

3) К_к = N – К₆ – К_с = 32 – 8 – 8 — 16 банок коричневой краски.

Ответ: 16 банок коричневой краски.

Дано: К = 16, I = 2 бита.

1) 1/р₆ = 2 I , 1/р₆ = 2 2 = 4, р₆ = – вероятность доставания белого шара;

К_б = 6 – белых шаров;

3) N = К_ч+К; = 18 + 6 = 24 шара было в корзине.

Ответ: 24 шара лежало в корзине.

IV. Итоги урока

Оценка работы класса и отдельных учащихся, отличившихся на уроке.

V. Домашнее задание

Дополнительный материал. 1. Частотный словарь русского языка — словарь вероятностей (частот) появления букв в произвольном тексте – приведен ниже. Определите, какое количество информации несет каждая буква этого словаря.

2. Используя результат решения предыдущей задачи, определите количество информации в слове “компьютер”.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Напишите формулу для нахождения мощности алфавита.

В цехе работают 100 сотрудников. Специальное устройство регистрирует приход каждого из них на работу, записывая его номер с пропуска, используя минимально возможное количество бит, одинаковое для каждого человека. Какой объём памяти в байтах будет использован устройством, когда на работу прибудут 22 человека?

Для регистрации на сайте некоторой страны пользователю требуется придумать пароль. Длина пароля – ровно 11 символов. В качестве символов используются десятичные цифры и 12 различных букв местного алфавита, причём все буквы используются в двух начертаниях: как строчные, так и заглавные (регистр буквы имеет значение!). Под хранение каждого такого пароля на компьютере отводится минимально возможное и одинаковое целое количество байтов, при этом используется посимвольное кодирование и все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством битов. Определите объём памяти, который занимает хранение 60 паролей.

Информационный объём статьи 48 Кбайт. Сколько страниц займет статья, если на одной странице электронного документа помещается 64 строки по 64 символа, а каждый символ занимает 8 бит памяти?

В лыжном кроссе участвуют 276 спортсменов. Специальное устройство регистрирует прохождение каждым из участников промежуточного финиша, записывая его номер с использованием минимально возможного количества бит, одинакового для каждого из участников. Какой объем памяти будет использован устройством в тот момент, когда промежуточный финиш пройдут 240 лыжников?

При регистрации в компьютерной системе каждому пользователю выдается пароль, состоящий из 30 символов и содержащий только символы А, Б, В, Г, Д. Каждый такой пароль в компьютерной программе записывается минимально возможным и одинаковым целым количеством байт. При этом используют посимвольное кодирование. Все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством бит. Определите, сколько байт необходимо для хранения 50 паролей.

Два текста содержат по 100 символов каждый. Первый текст составлен в алфавите мощностью 56 символов. Второй текст в алфавите мощностью 255 символов. Какой из текстов содержит большее количество информации и на сколько байт?

Автомобильный номер состоит из трех букв, за которыми следуют три цифры. При этом используются 10 цифр и только 5 букв: А, И, К, Л, Р. Для хранения одного номера используется минимально возможное и одинаковое для всех номеров количество бит. Номера хранятся без разделителей. Сколько байт памяти потребуется для хранения 100 автомобильных номеров?

Книга состоит из 64 страниц. На каждой странице 1000 символов. Какой объем информации содержится в книге, если используемый алфавит состоит из 45 символов?

Определите количество экзаменационных билетов, если зрительное

Автомобильный номер состоит из 6 символов. Допустимыми символами считаются 10 цифр и 5 заглавных букв: A, P, T, E, K. Для хранения каждого из 15 допустимых символов используется одинаковое и наименьшее возможное количество бит. Для хранения каждого номера используется одинаковое и минимально возможное количество байт. Сколько байт памяти потребуется для хранения 400 автомобильных номеров? Номера хранятся без разделителей.

Далее вспомним формулу, которую называют главной формулой информатики:

Подставив в нее вместо N количество различных символов, мы узнаем, сколько информации несет один символ в битах. В нашем случае формула будет выглядеть так:

5 бит x 39 символов = 195 бит

Требования к знаниям и умениям:

Ход урока

I. Постановка целей урока

II. Проверка домашнего задания

Начнём проверку домашнего задания со следующего: давайте выясним, чья вероятность вызова к доске для ответа больше.

2. Выборочно проводится опрос по карточкам, приготовленным заранее.

Задание: вставьте пропущенные слова.

– События, не имеющие преимущество друг перед другом, называются.

– 1 бит — это количество информации, . неопределенность знаний в два раза.

– I = log₂N – количество информации в . событии, где N – это . а I – .

Все остальные учащиеся выполняют кроссворд по основным понятиям приложение 1.

III. Решение задач

1. Решение задач, в условии которых события являются равновероятными

- Чему равно I? Как найти N?

“Петя! Ты пойдешь сегодня в кино?” – спросил я друга. “Да”, – ответил Петя. Сколько информации я получил?

Решение: из двух сигналов (желтого и зеленого) необходимо выбрать один — зеленый. Поэтому N = 2, а I = 1 бит.

Решение: из 4 дорожек необходимо выбрать одну, т.е. N = 4. Значит по формуле I = 2, т.к. 4 = 2 2 .

Решение: из 16 равновероятных событий нужно выбрать одно. Поэтому N = 16, следовательно, I = 4 (16 = 2 4 ).

Пояснение: события равновероятны, т.к. всех цветов в коробке присутствует по одному.

Решение: так как из 16 вагонов нужно выбрать один, то N = 16, следовательно, 1 = 4(16 = 2 4 ).

При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 9 бит информации. Чему равно N?

Решение: N = 2 9 = 512.

Ответ: диапазон чисел имеет значение от 1 до 512.

Решение: N = 2 8 = 256.

Ответ: 256 чисел.

Решение: N = 2 4 = 16 этажей.

Пояснение: события равновероятны, т.к. номера этажей не повторяются.

Ответ: 16 этажей.

Решение: N = 2 3 = 8 подъездов.

Пояснение: события равновероятны, т.к. номера подъездов не повторяются.

Ответ: 8 подъездов.

Загадано слово из 10 букв. Вы просите открыть пятую букву. Вам ее открыли. Сколько информации вы получили?

Решение: N = 10, следовательно, I = log₂10.

Смотрим по таблице / приложение 2 / и видим, что I = 3,32193 бит.

Решение: N = 6, следовательно, I = log₂6. Смотрим по таблице и видим, что I = 2,58496 бит.

2. Решение задач, в условии которых события не равновероятны

Вопрос к задачам:

Почему события в задаче не равновероятные? Сравните вероятности событий между собой.

1) I₆ = log₂(l/p₆); 4 = log2(l/p₆); 1/р_б = 16; p₆ = 1/16 – вероятность доставания белого карандаша;

2) р_б = ; = ; = = 4 белых карандаша.

Ответ: 4 белых карандаша.

Решение: 1) р₄ = = — вероятность получения оценки “5”;

Дано: К = 10; К = 5; К_ж = 4; К = 1; N = 20.

Ответ: I_с = 1 бит, I_з = 2 бит, I_ж = 2,236 бит, I_к = 4,47213 бит.

Дано: N = 100,I₄ = 2 бита.

Ответ: 25 пятерок.

3) К₆ = N – К = 32 – 2 = 30 пар белых перчаток.

Ответ: 30 пар белых перчаток.

Дано: Кб = Кс =8, I₆ = 2 бита.

I_б = log₂(l/p₆), 2 = log₂(l/p₆), 1/р₆ = 4, р₆ = Vi – вероятность расхода белой банки;
N = = = 32 – банки с краской было всего;

3) К_к = N – К₆ – К_с = 32 – 8 – 8 — 16 банок коричневой краски.

Ответ: 16 банок коричневой краски.

Дано: К = 16, I = 2 бита.

1) 1/р₆ = 2 I , 1/р₆ = 2 2 = 4, р₆ = – вероятность доставания белого шара;

К_б = 6 – белых шаров;

3) N = К_ч+К; = 18 + 6 = 24 шара было в корзине.

Ответ: 24 шара лежало в корзине.

IV. Итоги урока

Оценка работы класса и отдельных учащихся, отличившихся на уроке.

V. Домашнее задание

2. Используя результат решения предыдущей задачи, определите количество информации в слове “компьютер”.

Вопрос: сколько битов информации содержится в его ответе?

Вопросы будем ставить так, чтобы каждый ответ уменьшал количество вариантов в два раза и, следовательно, приносил 1 бит информации.

— Оценка выше тройки?

После этого ответа число вариантов уменьшилось в два раза. Остались только 4 и 5. Получен 1 бит информации.

— Ты получил пятерку?

Выбран один вариант из двух оставшихся: оценка — четверка. Получен еще 1 бит информации. В сумме имеем 2 бита.

Разберем еще одну частную задачу, а потом получим общее правило.

Будем действовать таким же способом, как в предыдущей задаче. Метод поиска, на каждом шаге которого отбрасывается половина вариантов, называется методом половинного деления. Применим метод половинного деления к задаче со стеллажом.

— Книга лежит выше четвертой полки?

— Книга лежит ниже третьей полки?

— Книга на второй полке?

— Ну теперь все ясно! Книга лежит на первой полке!

В примере с монетой: N = 2, i = 1.

В примере с оценками: N = 4, i = 2.

В примере со стеллажом: N = 8, i = 3.

Нетрудно заметить, что связь между этими величинами выражается такой формулой

Действительно: 2 1 = 2; 2 2 = 4; 2 3 = 8.

Если величина N известна, a i неизвестно, то данная формула становится уравнением для определения i. В математике оно называется показательным уравнением.

Поскольку 16 = 2 4 , то i = 4.

будет дробным числом, лежащим между 2 и 3, поскольку 2 2 = 4 3 = 8 > 6. С точностью до пяти знаков после запятой решение такое: 2,58496. Ниже приведена таблица, из которой можно определить i для различных значений N в диапазоне от 1 до 64.

N	i	N	i	N	i	N	i
0,00000	4,08746	5,04439	5,61471
1,00000	4,16993	5,08746	5,64386
1,58496	4,24793	5,12928	5,67243
2,00000	4,32193	5,16993	5,70044
2,32193	4,39232	5,20945	5,72792
2,58496	4,45943	5,24793	5,75489
7	2,80735	4,52356	5,28540	5,78136
3,00000	4,58496	5,32193	5,80735
3,16993	4,64386	5,35755	5,83289
3,32193	4,70044	5,39232	5,85798
3,45943	4,75489	5,42626	5,88264
3,58496	4,80735	5,45943	5,90689
3,70044	4,85798	5,49185	5,93074
3,80735	4,90689	5,52356	5,95420
3,90689	4,95420	5,55459	5,97728
4,00000	5,00000	5,58496	6,00000

Коротко о главном

Неопределенность знания о некотором событии — это количество возможных результатов события.

Вопросы и задания

1. Что такое неопределенность знания о результате какого-либо события? Приведите примеры.

2. Как с точки зрения содержательного подхода к измерению информации определяется единица измерения количества информации?

ЕК ЦОР: Часть 1, дополнение к главе 1. ЦОР № 1-5.

§ 5

Вопрос: сколько битов информации содержится в его ответе?

— Оценка выше тройки?

После этого ответа число вариантов уменьшилось в два раза. Остались только 4 и 5. Получен 1 бит информации.

— Ты получил пятерку?

Выбран один вариант из двух оставшихся: оценка — четверка. Получен еще 1 бит информации. В сумме имеем 2 бита.

Разберем еще одну частную задачу, а потом получим общее правило.

— Книга лежит выше четвертой полки?

— Книга лежит ниже третьей полки?

— Книга на второй полке?

— Ну теперь все ясно! Книга лежит на первой полке!

В примере с монетой: N = 2, i = 1.

В примере с оценками: N = 4, i = 2.

В примере со стеллажом: N = 8, i = 3.

Нетрудно заметить, что связь между этими величинами выражается такой формулой

Действительно: 2 1 = 2; 2 2 = 4; 2 3 = 8.

Поскольку 16 = 2 4 , то i = 4.

N	i	N	i	N	i	N	i
0,00000	4,08746	5,04439	5,61471
1,00000	4,16993	5,08746	5,64386
1,58496	4,24793	5,12928	5,67243
2,00000	4,32193	5,16993	5,70044
2,32193	4,39232	5,20945	5,72792
2,58496	4,45943	5,24793	5,75489
7	2,80735	4,52356	5,28540	5,78136
3,00000	4,58496	5,32193	5,80735
3,16993	4,64386	5,35755	5,83289
3,32193	4,70044	5,39232	5,85798
3,45943	4,75489	5,42626	5,88264
3,58496	4,80735	5,45943	5,90689
3,70044	4,85798	5,49185	5,93074
3,80735	4,90689	5,52356	5,95420
3,90689	4,95420	5,55459	5,97728
4,00000	5,00000	5,58496	6,00000

Коротко о главном

Неопределенность знания о некотором событии — это количество возможных результатов события.

Вопросы и задания

1. Что такое неопределенность знания о результате какого-либо события? Приведите примеры.

ЕК ЦОР: Часть 1, дополнение к главе 1. ЦОР № 1-5.

Читайте также: