Информатика. 11 класс. Углубленный уровень : в 2 частях. Часть 1
Покупка
ФПУ
Тематика:
Информатика
Издательство:
Просвещение
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 176
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101614-7
Артикул: 815897.01.99
Учебник предназначен для изучения информатики на углублённом уровне в 11 классах общеобразовательных организаций. Содержание опирается на изученный в 7-9 классах курс информатики для основной школы и разработано в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом среднего общего образования и примерной основной образовательной программой среднего общего образования. Рассматриваются информационные системы, методы программирования, компьютерное моделирование, информационная деятельность человека.
Учебник входит в учебно-методический комплект для 10-11 классов, включающий также практикум, примерную рабочую программу и методическое пособие.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
В двух частях Часть 1 И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер, Л. В. Шестакова ИНФОРМАТИКА Москва «Просвещение» 2022 4-е издание, стереотипное 11 класс Допущено Министерством просвещения Российской Федерации Учебник УглУблёный УРоВЕнЬ З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ISBN 978-5-09-087815-9 УДК 004.9 ББК 32.97 С30 Семакин, Игорь Геннадьевич. Информатика. 11 класс : углублённый уровень: учебник : в 2 частях : издание в pdf-формате / И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер, Л. В. Шестакова. — 4-е изд., стер. — М. : Просвещение, 2022. ISBN 978-5-09-102100-4 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-087815-9 (печ. изд.). Ч. 1. — 176 с. : ил. ISBN 978-5-09-101614-7 (электр. изд.). ISBN 978-5-09-087814-2 (печ. изд.). Учебник предназначен для изучения информатики на углублённом уровне в 11 классах общеобразовательных организаций. Содержание опирается на изученный в 7–9 классах курс информатики для основной школы и разработано в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом среднего общего образования и примерной основной образовательной программой среднего общего образования. Рассматриваются информационные системы, методы программирования, компьютерное моделирование, информационная деятельность человека. Учебник входит в учебно-методический комплект для 10–11 классов, включающий также практикум, примерную рабочую программу и методическое пособие. С30 УДК 004.9 ББК 32.97 Учебное издание Семакин Игорь Геннадьевич Хеннер Евгений Карлович Шестакова Лидия Валентиновна ИНФОРМАТИКА (в 2 частях) 11 класс Часть 1 Учебник углублённого уровня Редактор Е. В. Баклашова Ведущие методисты И. Л. Сретенская, И. Ю. Хлобыстова Художники Н. А. Новак, Я. В. Соловцова. Технический редактор Е. В. Денюкова Корректор Е. Н. Клитина. Компьютерная верстка: Е. А. Голубова Налоговая льгота — Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93—953000. Изд. лиц. Серия ИД № 05824 от 12.09.01. Подписано в печать 03.08.2021. Формат 70x100/16. Усл. печ. л. 14,3. Тираж экз. Заказ . Акционерное общество «Издательство «Просвещение» Российская Федерация, 127473, г. Москва, ул. Краснопролетарская, д. 16, стр. 3, этаж 4, помещение I. Адрес электронной почты «Горячей линии» — vopros@prosv.ru. © АО «Издательство «Просвещение», 2020 © Художественное оформление АО «Издательство «Просвещение», 2020 Все права защищены ISBN 978-5-09-101614-7 (ч. 1, электр. изд.) ISBN 978-5-09-102100-4 (электр. изд.) ISBN 978-5-09-087814-2 (ч. 1, печ. изд.) ISBN 978-5-09-087815-9 (печ. изд.) Издание выходит в pdf-формате. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Уважаемые старшеклассники! Этот учебник предназначен для изучения курса «Информатика» в 11 классе на углубленном уровне. Вы уже не новички в информатике. В 7–9 классах вы изучали курс информатики для основной школы. В результате вы получили необходимые базовые знания и умения по этому предмету. В курсе для 7–9 классов вы познакомились с элементами всех основных разделов современной информатики: теоретической информатики, информационных и коммуникационных технологий, социальной информатики. Освоив курс для основной школы, вы прошли через самый первый уровень погружения в информатику. Углубленный курс для старших классов, к изучению которого вы приступили в 10 классе и продолжаете изучать в 11 классе, — это второй уровень погружения. Тем из вас, кто после окончания школы поступит в вузы на профильные по отношению к информатике специальности, предстоит третий уровень погружения в этот предмет. Это уже будет профессиональный уровень, в результате освоения которого вы станете специалистами в какой-то определенной области информатики и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). Авторы курса желают вам успеха в освоении непростого, но очень интересного и актуального учебного предмета! ОТ АВТОРОВ З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Навигационные значки Обратите внимание на символы навигационной полосы, имеющейся в учебниках. Они означают следующее: — важное утверждение или определение; — вопросы и задания; — материал для подготовки к итоговой аттестации; — дополнительный материал; — практические работы на компьютере; — интернет-ресурсы; — проектные или исследовательские задания; — практикум1); — межпредметные связи; — групповая работа. 1) Семакин И. Г., Хеннер Е. К., Шеина Т. Ю., Шестакова Л. В. Информатика. Углубленный уровень: практикум для 10–11 классов. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
1.1. Основы системного подхода 1.1.1. Что такое система Понятие системы, так же как и понятие информации, относится к числу фундаментальных научных понятий. Так же как и для информации, для системы нет единственного общепринятого определения. В то же время это понятие часто используется нами в бытовой речи, употребляется в научной терминологии. Вот ряд примеров употребления понятия «система»: система образования, транспортная система, система связи, Солнечная система, нервная система, Периодическая система химических элементов, система счисления, операционная система, информационная система. Обобщая все приведенные выше примеры, дадим следующее предварительное опреде ление. Система — это совокупность элементов (материальных или идеальных), обладающая определенной целостностью. Состав системы — это совокупность входящих в нее частей (элементов). Рассматривая компьютер как систему, можно выделить следующие составляющие его части: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода. Но, в свою очередь, процессор тоже является системой, в состав которой входят: арифметико- логическое устройство (АЛУ), устройство управления, регистры, кэш-память. Процессор входит в состав компьютера, поэтому, подчеркивая его собственную системность, процессор следует назвать подсистемой компьютера. Подсистема — это система, входящая в состав другой, более крупной системы. В свою очередь, АЛУ процессора тоже является системой. В его состав входят сумматоры, полусумматоры и другие элементы. Следовательно, АЛУ — это подсистема процессора. Таким путем Глава 1 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Информационные системы 1 6 можно продолжать углубляться дальше. Отсюда следует вывод: всякая система представляет собой иерархию составляющих ее подсистем (рис. 1.1). Вопрос о том, что считать системой (подсистемой), а что — простым (неделимым) элементом, субъективен и зависит от решаемой задачи. Например, описывая школу как систему, реализующую функцию обучения и воспитания учащихся, мы будем рассматривать людей (учеников, учителей) в качестве простых элементов. В то же время медицина рас сматривает человека как сложную анатомическую систему. Внешняя система по отношению к данной является средой ее существования. Средой существования Земли является Солнечная система; средой существования Солнечной системы — Галактика и т. д. Всякая система относительно обособлена от среды своего существования. Это значит, что, с одной стороны, ее можно выделить из среды (рассмотреть отдельно), но, с другой стороны, она постоянно связана со своей средой. Системы бывают естественные и искусственные. Естественные системы — это природные системы. Примеры: системы звезд и планет, растительность и животный мир Земли, молекулы и атомы. Искусственные системы создаются людьми: это заводы, дороги, образование, культура, здравоохранение, компьютеры, самолеты и пр. Некоторые системы объединяют в себе части естест венного и искусственного происхождения. На пример: гидроэлектростанция, городской парк. Всякая система обладает свойством целостности, поскольку она существует в совокупности своих частей и выполняет свою отдельную функцию в среде своего существования. Рис. 1.1. Система — иерархия подсистем З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Основы системного подхода 1.1 7 Системный эффект. Система не является случайным набором частей. Ее состав подчиняется назначению, которое система имеет в природе или в обществе. Искусственные системы человек создает с определенной целью. В связи с этим существует следующее определение системы: система — это средство достижения цели. Вот примеры: транспортная система предназначена для перевозки людей и грузов, система здравоохранения — для лечения и укрепления здоровья людей, компьютер — для работы с информацией. В науке о системах — системологии — сформулирован закон, который называется принципом эмерджентности или законом системного эффекта. Звучит он так: целое больше суммы своих частей. Говоря другими словами, свойства системы не сводятся к совокупности свойств ее частей и не выводятся из них. Слово «эмерджентность» происходит от английского emergence — внезапное появление. Например, сложная система организма животного или человека создает системный эффект, который называется жизнью. Выход из строя какой-либо подсистемы организма (кровообращения, пищеварения и др.) приводит к утрате жизни. Связи (отношения) в системе. Части системы всегда связаны между собой, находятся в определенных отношениях. Виды этих связей могут быть самыми разными. В естественных и технических системах они носят материальный характер. Например, планеты Солнечной системы связаны силами гравитации; детали автомобиля — болтами, сваркой, шестеренками; части энергетической системы — линиями электропередач. Отношения между частями социальных систем бывают различными. Это могут быть отношения подчинения (начальник — подчиненный, министерство — предприятие), отношения вхождения (университет — факультет — кафедра — преподаватель), отношения родственных связей членов семьи. Решающее значение для функционирования таких систем играют информационные связи внутри системы, а также с внешней средой. Такие связи реализуются через прямое общение, переписку, технические средства связи, средства массовой информации. Человек является частью многих систем: семьи, класса, производственного коллектива, команды, государства и др. Во всех этих системах он находится в состоянии информационного взаимодействия с другими людьми. Большое значение информационные связи имеют для деятельности производственных коллективов. Если распоряжение руководителя не доходит до подчиненных или искажается в процессе передачи, то может быть нарушен производственный процесс с самыми серьезными послед ствиями, вплоть до катастрофы. Во З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Информационные системы 1 8 время боевых действий в армии от работы информационной связи зависят жизни людей. Армия, лишенная связи, не может выполнять своего назначения — эффективно вести военные действия. Из приведенных примеров следует, что системный эффект обеспечивается не только наличием нужного состава частей системы, но и существованием необходимых связей между ними. Структурой системы называется совокупность связей, существу ющих между частями (элементами) системы. Наглядным примером отображения структуры системы являются схемы электрических цепей. Элементы электрического устройства соединяются между собой двумя способами: последовательно и параллельно. От способа соединения зависит свойство всей цепи. Например, если три проводника, имеющие сопротивления R1, R2, R3, соединить последовательно, то общее сопротивление цепи будет равно R1 + R2 + R3, а если параллельно — (R1·R2·R3)/ (R1·R2 + R1·R3 + R2·R3). Первое сопротивление больше второго. Поэтому, например, при пропускании электрического тока в первой цепи будет выделяться больше тепла, чем во второй. В науке существует много примеров, когда для понимания свойств каких-то систем требовалось понять их структуру. Например, открытие немецким химиком Кекуле структуры молекулы бензола — бензольного кольца — помогло понять химические свойства этого органического вещества. Свойства атома стали лучше понятны физикам после того, как Эрнест Резерфорд открыл планетарную структуру атома, а Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты. Для любой социальной системы, объединенной информационными связями, также характерна определенная структура. Эффективность функционирования системы существенно зависит от ее структуры. Структурная организация любой социальной системы определяется законами, уставами, правилами, инструкциями. Структура государства описана в конституции, структура армии — в уставе. Обобщая все сказанное о системах, сформулируем следующее определение. Система — целостная, взаимосвязанная совокупность частей, существующая в некоторой среде и обладающая определенным назначением, подчиненная некоторой цели. Система обладает внутренней структурой, относительной обособленностью от окружающей среды, наличием связей со средой. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Основы системного подхода 1.1 9 Системным подходом называется научный метод изучения действительности, при котором любой объект исследования рассматривается как система, при этом учитываются его существенные связи с внешней средой. Система основных понятий Что такое система Система — целостная, взаимосвязанная совокупность частей, существующая в некоторой среде и обладающая определенным назначением, подчиненная некоторой цели Свойства системы Целесообраз- ность Целостность Структуриро- ванность Иерархическая совокупность подсистем Связь со средой Системный эффект: всякая система приобретает новые свойства, не присущие ее составным частям. Целое больше суммы своих частей Системный подход — основа научной методологии: рассмотрение всякого объекта изучения в качестве системы, а также учет его су щест венных связей с внешней средой Вопросы и задания 1. Что такое система? Приведите примеры. 2. Что такое структура системы? Приведите примеры. 3. Приведите примеры систем, имеющих одинаковый состав (одинаковые элементы), но разную структуру. 4. В чем суть системного эффекта? Приведите примеры. 5. Что такое подсистема? 6. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем: • костюм; • автомобиль; • компьютер; • городская телефонная сеть; • школа; • армия; • государство. 7. Удаление каких элементов из систем, названных в задании 6, приведет к потере системного эффекта, т. е. к невозможности выполнения основного назначения систем? Попробуйте выделить существенные и несущественные с позиции системного эффекта элементы этих систем. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Информационные системы 1 10 1.1.2. Модели систем Системный анализ Исследование некоторой реальной системы состоит из двух этапов: анализа и синтеза. Анализ системы — это выделение ее частей с целью прояснения состава системы. В предыдущем разделе мы говорили, что каждая часть системы — это подсистема, и у этой подсистемы есть свои части. Однако невозможно раскладывать систему бесконечно. На чем-то придется остановиться. Какие-то части принять за простые, далее неделимые элементы. Во прос о том, на чем следует остановить «дробление» системы, зависит от цели исследования. Целью исследования системы является получение ее модели — приближенного представления об устройстве и функционировании системы. Полученная модель будет использоваться для прогнозирования поведения системы в некоторых условиях, для управления системой, для диагностики сбоев в функционировании системы и пр. Однако невозможно понять механизм функционирования системы, выяснив только ее состав. Необходимо знать структуру связей между частями системы. Только в совокупности состава и структуры можно понять состояние и поведение системы. Поэтому анализ системы — это первый этап ее исследования. Второй этап называется синтезом. Слово «синтез» означает «соединение». Синтез — это мысленное или реальное соединение частей в единое целое. В результате синтеза создается целостное представление о системе, объясняется механизм системного эффекта. Системным анализом называется исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза. Всякое описание системы носит модельный характер, т. е. отражает ограниченное число ее свойств. Главный вопрос при построении модели системы: какие ее характеристики являются существенными с точки зрения целей использования будущей модели. Модель «черного ящика» В простейшем случае бывает достаточно иметь представление о взаимодействии системы с внешней средой, не вдаваясь в подробности ее внутреннего устройства. Например, при использовании сложной бытовой техники вам совсем не обязательно знать ее устройство. Достаточно знать, как ею пользоваться, т. е. какие З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .