Тема урока: Решение задач раздела «Измерение информации. Единицы измерения»

Урок. Решение задач раздела «Измерение информации. Единицы измерения»

Класс : 11
Метод обучения: объяснительно-иллюстративный.

Тип урока: комбинированный.

Формы учебной работы учащихся:

· фронтальная работа,

· индивидуальная работа.

Цели урока:
I. Образовательная
Формировать у учащихся умение решать задачи на нахождение количества информации.

II. Развивающая
Развивать операциональное мышление и коммуникативную компетентность при обработке информации.
III. Воспитательная
Воспитывать восприятие компьютера как инструмента информационной деятельности человека и бережного отношения к компьютеру.

Задачи урока:

· повторить единицы измерения информации, понятия: алфавита, мощности алфавита;

· отработать навыки решения задач.

Оборудование:

· доска,

· компьютеры,

· раздаточный материал.

Программное обеспечение:

· Доступ в Интернет для онлайн-тестирования

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

· что такое «алфавит”, “мощность алфавита”, “алфавитный подход в измерении информации” «содержательный подход к измернию информации»;

· как измерить информационный объём;

· как определяется единица измерения информации бит;

· что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

Учащиеся должны уметь:

· измерять информационный объем текста;

· представлять количество полученной информации в различных единицах (битах, байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах).

План урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

3. Техника безопасности

4. Онлайн-тест (разминка)

5. Решение задач.

6. Физминутка.

7. Контроль знаний.

8. Подведение итогов урока.

9. Домашнее задание.

10. Рефлексия.

Основные понятия: алфавит, мощность алфавита, информационный вес символа в алфавите, производные единицы измерения информации.

Ход урока

1. Организационный момент.

Учитель приветствует учащихся и отмечает отсутствующих.

2. Актуализация знаний

Фронтальный опрос (вопросы на слайде презентации)

1. Какое событие можно назвать информативным?

(событие информативно при условии:

1) произошло как минимум одно из двух возможных событий;

2) информация понятна, достоверна, объективна, полезна. ).

Монетка упала решкой 1 бит, из корзины с 8-ю шарами достали красный шар -3 бита,

2. Чему равно количество информации в неинформативном сообщении.

Нуля (0), Пример: вчера было воскресенье, 2*2=4

3. Что такое неопределенность знаний о некотором событии.

Количество возможных результатов события

4. Какие события называют равновероятными.

События, которые не имеет преимущества одного над другим.

5. Какую минимальную единицу используют для измерения количества информации?

(в качестве минимальной единицы информации используется 1 бит информации.)

6. Дайте определение бита с точки зрения неопределенности знаний и с точки зрения равновероятных событий.

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза несет 1 бит информации.

Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятностных, несет 1 бит информации.

7. По какой формуле определяется количество информации в сообщении о том, что произошло одно из двух равновероятных событий.

Определяется из решения показательного уравнения 2 i =N

(Для нахождения количества информации используют формулу:

2 i = N,

где N - количество всех возможных событий;

I - количество информации, содержащееся в данном сообщении.)

8. В чем заключается содержательный подход к измерению информации?

(в содержательном подходе рассматривается информативность равновероятностных событий.)

9. В чём заключается алфавитный подход к измернию информации? ( Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Алфавитный подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта (человека), воспринимающего текст. )

3.Техника безопасности

1. При работе за компьютером необходимо помнить: к каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому во время работы надо быть предельно внимательным и соблюдать все требования техники безопасности.

2. Чтобы работа за компьютером не оказалась вредной для здоровья, необходимо предпринимать меры предосторожности и следить за правильной организацией своего рабочего места.

Вспомни правила работы за компьютером

Сидите за компьютером прямо, не напрягаясь.

Нажимайте клавиши на клавиатуре мягко и не используйте для этого посторонние предметы.

Не трогайте соединительные провода и не прикасайтесь к задним стенкам системного блока и монитора.

При возникновении необычной ситуации с компьютером (мигание, посторонние звуки, запах) незамедлительно сообщите о ней учителю.

Соблюдайте безопасное для глаз расстояние до экрана монитора – не менее 50 см.

Время непрерывной работы за компьютером – не более 30 минут.

Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.

Перед выполнением работы внимательно изучите ход ее выполнения.

Во время работы с ЭВМ запрещается перемещаться по классу. Избегайте резких движений

Онлайн-тест: http:// fominyh.ucoz.ru/tests/1-59-0

4. Решение задач на содержательный подход:

Разбор задачи учителем:

1. В классе 32 ученика. Какое количество информации содержится в сообщении о том, что к доске пойдёт Коля Сидоров.

2 i = N

N =32 = 2 i => i = 5 бит

Решение задачи у доски учеником.

2. Сообщение о том, что из корзины с разноцветными шарами (все шары разного цвета) достали зелёный шар, содержит 4 бита информации. Сколько шаров было в корзине?

2 i = N

N =4 = 2 i => i = 2 бит

Самостоятельная работа:

3. В гимназический класс школы было отобрано несколько учеников из 128 претендентов. Какое количество учеников было отобрано, если сообщение о том, кто был отобран, содержит 140 битов информации?

2 i = N

N =128 = 2 i =>i = 7 бит – информация о количестве отобранных учеников

140 / 7 = 20 учеников - количество отобранных учеников

4 . Из папки NEW одновременно было удалено 10 файлов и сообщение о названиях удалённых файлов содержит 80 бит информации. Сколько файлов было всего в папке?

80 / 10 = 8 бит – среднее количество бит содержит информация об одном файле

2 i = N

N = 2 8 =>N = 256 файлов

5. В доме 4 подъезда , в каждом из которых по 16 этажей . Какое количество информации содержится в сообщении о том, что Иван живёт на пятом этаже в третьем подъезде?

2 i = N

16*4=64 – несет сообщение, что в доме 4 подъезда , в каждом из которых по 16 этажей

N = 64 = 2 i =>i = 6 бит - содержится в сообщении о том, что Иван живёт на пятом этаже в третьем подъезде

5.Физминутка.

Решение задач алфавитным подходом к измерению информации:

Разбор учителем:

1. Сколько символов в тексте, если мощность алфавита – 64 символа, а объем информации, содержащийся в нем – 1,5 Кбайта.

Ответ: в тексте 2048 символа

Решение у доски:

Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байт?

Ответ: в использованном алфавите 4 символа

7. Контроль знаний

Онлайн-тест: http://ege.yandex.ru/

8. Подведение итогов урока .

Учитель выставляет оценки учащимся, выполнявшим задания у доски, комментируя их.

9. Домашнее задание.

1. Алфавит племени Мульти состоит из 32 букв . Какое количество информации несёт одна буква этого алфавита?

2. Сообщение, записанное буквами из 16-символьного алфавита, содержит 50 символов . Какой объём информации оно несёт?

3. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-ти символьного алфавита, если его объём составил 1/16 часть Мегабайта ?

4. Сколько килобайтов составит сообщение из 384 символов 16-ти символьного алфавита?

Дополнительно Задача №1 . Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, b в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?

Решение. Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации. Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

2400 * 150 == 360 000 байт. 360000/1024 = 351,5625 Кбайт. 351,5625/1024 = 0,34332275 Мбайт.

Задача № 2. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?

Решение.

Код одного символа занимает 1 байт.

24*80=1920 (байт)

Объем диска 100*1024*1024 байт = 104857600 байт

1920/104857600=0,000018 (часть диска)

10. Рефлексия.

Лабораторная работа №2.

Цель работы:

Методические указания.

Задачи на измерение информации

1. Измерьте информационный объем сообщения «Ура! Скоро Новый год!» в битах, байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб).

Указание : считается, что текст набран с помощью компьютера, один символ алфавита несет 1 байт информации. Пробел – это тоже символ в алфавите мощностью 256 символов.

2. Измерьте примерную информационную емкость одной страницы любого своего учебника, всего учебника.

Указание: Для выполнения задания возьмите учебник по любимому предмету, посчитайте число строк на странице, число символов в строке, включая пробелы. Помните, что один символ алфавита несет 1 байт информации. Перемножив полученные значения, Вы найдете информационную емкость одной страницы учебника (в байтах).

3. Сколько таких учебников может поместиться на дискете 1,44 Мб, на винчестере в 1 Гб.

4. В детской игре «Угадай число» первый участник загадывает целое число от 1 до 32. Второй участник задает вопросы: «Загаданное число больше числа ___?». Какое количество вопросов при правильной стратегии гарантирует угадывание?

Указание: Вопрос задавайте таким образом, чтобы информационная неопределенность (число вариантов) уменьшалась в два раза.

5. Яд находится в одном из 16 бокалов. Сколько единиц информации будет содержать сообщение о бокале с ядом?

6. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали «даму пик»?

7. Проводят две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64» Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?

8. Информационное сообщение объемом 1.5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение? (Объяснение решения задачи на доске).

10. Скорость информационного потока – 20 бит/сек. Сколько времени потребуется для передачи информации объемом в 10 килобайт.

11. Сравните (поставьте знак отношения)

o 200 байт и 0,25 Кбайт.

o 3 байта и 24 бита.

o 1536 бит и 1,5 Кбайта.

o 1000 бит и 1 Кбайт.

o 8192 байта и 1 Кбайт.

12. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)?

13. При игре в кости используется кубик с шестью гранями. Сколько бит информации получает игрок при каждом бросании кубика?

14. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?

15. Подсчитайте объем информации, содержащейся в романе А. Дюма "Три мушкетера", и определите, сколько близких по объему произведений можно разместить на одном лазерном диске? (590 стр., 48 строк на одной странице, 53 символа в строке).

16. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?

17. 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?

18. В коробке лежат 7 цветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали красный карандаш?

19. Какое количество информации несет сообщение: “Встреча назначена на сентябрь”.

20. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов?

21. Юстасу необходимо передать следующее сообщение:

Дорогой Алекс! От всей души поздравляю с

Успешной сдачей экзамена по информатике.

Лабораторная работа №2.

Измерение количества информации

Цель работы: научить решать задачи на количественное измерение информационного объема текстовой информации.

Методические указания.

В связи с разными подходами к определению информации выделяют два подхода к измерению информации.

Субъективный (содержательный) подход

При данном подходе информация – это сведения, знания, которые человек получает из различных источников. Таким образом, сообщение информативно (содержит ненулевую информацию), если оно пополняет знания человека.

При субъективном подходе информативность сообщения определяется наличием в нем новых знаний и понятностью для данного человека (определение 1 ). Разные люди, получившие одно и тоже сообщение, по-разному оценивают количество информации, содержащееся в нем. Это происходит оттого, что знания людей об этих событиях, явлениях до получения сообщения были различными. Сообщение информативно для человека, если оно содержит новые сведения, и неинформативно, если сведения старые, известные. Таким образом, количество информации в сообщении зависит от того, насколько ново это сообщение для получателя и определяется объемом знаний, который несет это сообщение получающему его человеку.

С точки зрения информации как новизны мы не можем оценить количество информации, содержащейся в новом открытии, музыкальном стиле, новой теории развития.

Субъективный подход основывается на том, что получение информации, ее увеличение, означает уменьшение незнания или информационной неопределенности (определение 2 ).

Единица измерения количества информации называется бит ( bit – binarydigit), что означает двоичный разряд.

Количество информации – это количество бит в сообщении.

Сообщение, уменьшающее информационную неопределенность (неопределенность знаний) в два раза, несет для него 1 бит информации.

Что же такое «информационная неопределенность»?

Информационная неопределенность о некотором событии – это количество возможных результатов события.

Пример_1: Книга лежит на одной из двух полок – верхней или нижней. Сообщение о том, что книга лежит на верхней полке, уменьшает неопределенность ровно вдвое и несет 1 бит информации.

Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несет 1 бит информации.

Пример_2: Нестеров живет на Ленинградской улице. Мы получили сообщение, что номер его дома есть число четное, которое уменьшило неопределенность. После получения такой информации, мы стали знать больше, но информационная неопределенность осталась, хотя и уменьшилась в два раза.

Пример_3: Ваш друг живет в 16-ти этажном доме. Сколько информации содержит сообщение о том, что друг живет на 7 этаже.

Решение : Информационная неопределенность (количество возможных результатов события) равна 16. Будем задавать вопросы, на которые можно ответить только «да» или «нет». Вопрос будем ставить так, чтобы каждый ответ приносил 1 бит информации, т.е. уменьшал информационную неопределенность в два раза.

Задаем вопросы: - Друг живет выше 8-го этажа?

После этого ответа число вариантов уменьшилось в два раза, следовательно, информационная неопределенность уменьшилась в два раза. Получен 1 бит информации.

Друг живет выше 4-го этажа?

Число вариантов уменьшилось еще в два раза, получен еще 1 бит информации.

Друг живет выше 6-го этажа?

После данного ответа осталось два варианта: друг живет или на 7 этаже, или на 8 этаже. Получен еще 1 бит информации.

Друг живет на 8-м этаже?

Все ясно. Друг живет на 7-м этаже.

Каждый ответ уменьшал информационную неопределенность в два раза. Всего было задано 4 вопроса. Получено 4 бита информации. Сообщение о том, что друг живет на 7-м этаже 16-ти этажного дома несет 4 бита информации.

Научный подход к оценке сообщений был предложен еще в 1928 году Р. Хартли.

Пусть в некотором сообщении содержатся сведения о том, что произошло одно из N равновероятных событий (равновероятность обозначает, что ни одно событие не имеет преимуществ перед другими). Тогда количество информации, заключенное в этом сообщении, - x бит и число N связаны формулой:

где x – количество информации или информативность события (в битах);

N – число равновероятных событий (число возможных выборов).

Данная формула является показательным уравнением относительно неизвестной x. Решая уравнение, получим формулу определения количества информации, содержащемся в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий, которая имеет вид:

x = log 2 N

логарифм от N по основанию 2.

Если N равно целой степени двойки, то такое уравнение решается легко, иначе справиться с решением поможет таблица логарифмов.

Если N = 2 (выбор из двух возможностей), то x = 1 бит.

Возвращаясь к примеру_3 , если воспользоваться формулой для подсчета количества информации в сообщении о том, что друг живет на 7-м этаже 16-ти этажного дома, то x = log 2 16 = 4 бита.

Пример_4: Какое количество информации несет сообщение о том, что встреча назначена на июль?

Решение : В году 12 месяцев, следовательно, число равновероятных событий или число возможных выборов N = 12. Тогда количество информации x = log 2 12. Чтобы решить это уравнение воспользуемся таблицей логарифмов или калькулятором.

Ответ : x = 3,58496 бита.

Пример_5 : При угадывании целого числа в диапазоне от1 до N было получено 8 бит информации. Чему равно N?

Решение: Для того, чтобы найти число, достаточно решить уравнение N=2 x , где x = 8. Поскольку 2 8 = 256, то N = 256. Следовательно, при угадывании любого целого числа в диапазоне от 1 до 256 получаем 8 бит информации.

Ситуации, при которых точно известно значение N, редки. Попробуйте по такому принципу подсчитать количество информации, полученное при чтении страницы книги. Это сделать невозможно.

Вопросы и упражнения

1. Что такое кодирование?
2. Назовите несколько способов кодирования текстовой информации.
3. Какие системы кодирования информации вы знаете?
4. Что такое система счисления?
5. Какие системы счисления вы знаете?
6. В чём отличие между позиционной и непозиционной системами счисления?
7. Придумайте несколько позиционных систем счисления.
8. Доведите таблицу чисел в различных системах счисления до 50.
9.Представьте числа 18099, 896, 1349, 2478 в римской системе счисления.
10.Почему двоичная система удобна для компьютера?
11.Каковы недостатки позиционной системы счисления?
12. Какое минимальное основание должна иметь система счисления, если в ней записаны числа:
а) 10, 31, 231, 101
б) 400, 2561, 616, 124
в) 12, 684, 1016, А519?
13. В каких системах счисления справедливы равенства:
а) 2*2=10
б) 2*3=11
в) 3*3=13
14.Чему равна сумма двоичных чисел 111011+100011?
15.Каково значение разности двоичных чисел 101100 – 11101?
16.Составьте таблицы сложения и умножения в троичной системе счисления и выполните действия:
а) 12+22 б) 211+102 в) 2*21 г) 22*11
17. Составьте таблицы сложения и умножения в пятеричной системе счисления и выполните действия:
а) 342+23 б) 213+3 в) 213 - 32
18.Выполните действия:
110011+1110
11100+10111
11011+110001
100110-11000
1010100-1010
10000-101
100111. 10110
11010. 1101
10010:11
1111:101
19. Какие системы счисления считаются родственными двоичной?
20. Расскажите алгоритм перевода чисел из десятичной системы счисления в любые другие позиционные системы счисления.
21. Осуществите переводы чисел в указанные системы счисления:

22. Переведите в двоичную систему десятичные числа 173,347; 124,25; 215,78.
23. Переведите в восьмеричную систему десятичные числа: 469,347; 8,73; 79,132.
24. Переведите в шестнадцатеричную систему десятичные числа: 426,55; 68,19; 153,98.
25. Расскажите алгоритмы перевода чисел из двоичной системы счисления в системы, родственные двоичной, и обратно.
26. Переведите в четверичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы двоичные числа 1100011101,11101 и 100101100001,1011101.
27. Переведите в двоичную систему числа

28. Переведите в указанные системы числа:

29. Переведите в десятичную систему числа:

30. Для чисел, заданных в различных системах счисления:


31. Выполните схему перевода числа 156,75:

32. Дети собрали 100 грибов – 44 белых гриба и 23 подберёзовика. В какой системе счисления посчитаны грибы? Сколько грибов собрали дети, если вести подсчёт в десятичной системе счислений?
33. В классе 100 человек: 23 мальчика и 22 девочки. В какой системе счислений ведётся классная документация?
34. В саду 100 кустов малины – 28 чёрной и 61 красной. В какой системе счисления посчитаны кусты?
35. За 5 лет учёбы двоечник Вася 1000 раз выполнил домашнее задание: 122 раза по русскому языку и 101 раз по математике. В какой системе счислений производил подсчёт своих успехов Вася? Сколько раз он порадовал своих учителей в привычной для нас системе счислений?
36. Последовательности каких символов называются двоичными кодами?
37. Можно ли назвать бит двоичным разрядом?
38. Какой диапазон десятичных чисел можно представить одним байтом:
а) без учёта знакового разряда; б) с учётом знакового разряда?
39. Каков объём информации одного символа?
40. Что такое информационный объём сообщения?
41. Перечислите 5 основных стандартов кодирования русских букв.
42. Сколько байт будет занимать фраза «Приглашение в Windows» в системе Unicode и в системе СР-1251?
43. Как работает программа-драйвер клавиатуры и экрана?
44. Что такое разрешающая способность?
45. Перечислите наиболее распространённые разрешающие способности экрана.
46. Перечислите основные единицы измерения объёма информации.
47. Что такое битовая карта?
48. Какова единица измерения скорости передачи информации?
49. На диске объёмом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов. Эта информация занимает экран целиком. Сколько раз информацию данного объёма можно расположить на диске?
50. Печатающее устройство печатает 100 символов в 1 секунду. Сколько времени будет печататься страница текста из 50 строк по 60 символов в каждой строке?
51. Юстасу необходимо передать открытым текстом следующее сообщение:
Дорогой Алекс! От всей души поздравляю Вас с Новым Годом. Желаю счастья, здоровья и успехов в работе. Ваш Юстас.
Пеленгатор определяет место передачи, если она длится не менее 3 минут. С какой скоростью (в бодах) должен передавать Юстас радиограмму.
52. Объём памяти гибкого диска размером 3,5 дюйма равен 1,44 Мб. CD-ROM диск может содержать 640 МБ информации. Определите, сколько гибких дисков понадобится, чтобы разместить информацию с одного CD-ROM диска?
53. Если в тетради в клеточку, состоящей из 12 листов, мы напишем по одному символу в каждой клеточке, то сколько тетрадей можно будет записать на один гибкий диск с объёмом памяти 1,44 Мб?
54. Заметьте, сколько времени вам понадобится, чтобы подсчитать число букв “а” в первых 10 строках страницы, которую вы читаете. Чтобы безошибочно подсчитать количество букв “а” в тексте учебника компьютеру понадобилось бы около 5 секунд. Во сколько раз это быстрее того, что вы могли бы сделать вручную без компьютера?
55. Если изображение на экране содержит 128х64 точек, и каждая точка может иметь один из 256 оттенков, то минимальный объём памяти, необходимый для хранения этого изображения равен: а) 1Кбайт, б) 4Кбайт, в) 8Кбайт, г) 16Кбайт, д) 32Кбайт?
56. Оцените, сколько школьных сочинений размером в 2 машинописные страницы (в одной странице 40 строк по 50 символов в одной строке) можно уместить на гибком диске ёмкостью 1,44 Мб?
57. Пусть жёсткий диск имеет объём 80 Гб. Устройство распознавания речи воспринимает информацию с максимальной скоростью 200 букв в минуту. Сколько времени надо говорить, чтобы заполнить 5% объёма памяти жёсткого диска? 58. Пусть в некотором компьютере расстояние между процессором и памятью равно 30 см, а каждое выполнение операции требует передачи информации от процессора к памяти и обратно. Докажите, что такой компьютер не может работать с быстродействием 600 млн.оп./сек. (скорость света около 300 млн.м/с).
59. Определите объём памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого 2 минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и глубине звука 16 бит. Учесть стереофоническое звучание.
60. Определите размер цифрового моноаудиофайла (в байтах), время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22 кГц и глубине звука 8 бит.

Контрольные задания

Представленные ниже задачи являются контрольным заданием. Решения необходимо оформить в электронном виде и предоставлять на проверку преподавателю.

Задачи на измерение информации

1. Измерьте информационный объем сообщения «Ура! Скоро Новый год!» в битах, байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб).

Указание : считается, что текст набран с помощью компьютера, один символ алфавита несет 1 байт информации. Пробел – это тоже символ в алфавите мощностью 256 символов.

2. Измерьте примерную информационную емкость одной страницы любого своего учебника, всего учебника.

Указание: Для выполнения задания возьмите учебник по любимому предмету, посчитайте число строк на странице, число символов в строке, включая пробелы. Помните, что один символ алфавита несет 1 байт информации. Перемножив полученные значения, Вы найдете информационную емкость одной страницы учебника (в байтах).

3. Сколько таких учебников может поместиться на дискете 1,44 Мб, на винчестере в 1 Гб.

4. В детской игре «Угадай число» первый участник загадывает целое число от 1 до 32. Второй участник задает вопросы: «Загаданное число больше числа ___?». Какое количество вопросов при правильной стратегии гарантирует угадывание?

Указание: Вопрос задавайте таким образом, чтобы информационная неопределенность (чи сло вариантов) уменьшалась в два раза.

5. Яд находится в одном из 16 бокалов. Сколько единиц информации будет содержать сообщение о бокале с ядом?

6. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали «даму пик»?

7. Проводят две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64» Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?

8. Информационное сообщение объемом 1.5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение? (Объяснение решения задачи на доске).

10. Скорость информационного потока – 20 бит/сек. Сколько времени потребуется для передачи информации объемом в 10 килобайт.

11. Сравните (поставьте знак отношения)

200 байт и 0,25 Кбайт.

3 байта и 24 бита.

1536 бит и 1,5 Кбайта.

1000 бит и 1 Кбайт.

8192 байта и 1 Кбайт.

12. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)?

13. При игре в кости используется кубик с шестью гранями. Сколько бит информации получает игрок при каждом бросании кубика?

14. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?

15. Подсчитайте объем информации, содержащейся в романе А. Дюма "Три мушкетера", и определите, сколько близких по объему произведений можно разместить на одном лазерном диске? (590 стр., 48 строк на одной странице, 53 символа в строке).

16. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?

17. 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?

18. В коробке лежат 7 цветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали красный карандаш?

19. Какое количество информации несет сообщение: “Встреча назначена на сентябрь”.

20. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов?

21. Юстасу необходимо передать следующее сообщение:

Дорогой Алекс! От всей души поздравляю с

успешной сдачей экзамена по информатике.

Желаю дальнейших успехов. Ваш Юстас.

Пеленгатор определяет место передачи, если она длится не менее 3 минут. С какой скоростью (бит/с) Юстас должен передавать радиограмму?

22. Измерьте информационный объем сообщения “Ура! Закончились каникулы!!” (с точки зрения технического подхода, то есть не учитывая смысл сообщения). Выразите этот объем в битах, байтах, килобайтах.

23. Измерьте примерную информационную емкость 1 страницы учебника, всего учебника. Сколько таких учебников может поместиться на дискете емкостью 360 Кбайт, 1.44 Мбайт, на винчестере в 420 Мбайт, в 6,4Гбайт?

Информация как снятая неопределенность

24. Определите, сколько бит информации несет сообщение о том, что на светофоре горит зеленый свет.

25. Предположим, вероятность того, что вы получите за контрольную работу оценку “5”, равна 0,6; вероятность получения “4” равна 0,2; вероятность получения “3” - 0,2. Определите, сколько бит информации будет нести сообщение о результатах контрольной работы в каждом из возможных случаев.

26. Дано:

Кол-во цветов = 2

Размер картинки = 7*14 точек

27. Дано:

Кол-во цветов = 8

Размер картинки = 17*24 точки

28. Считая, что один символ кодируется одним байтом, подсчитать в байтах количество информации, содержащееся в фразе: “Терпение и труд все перетрут.

29. (Задание А2 демоверсии 2004 г.)

30. Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объём предложения: «Мой дядя самых честных правил, Когда не в шутку занемог, Он уважать себя заставил И лучше выдумать не мог.»

31. Шахматная доска состоит из 64 полей: 8 столбцов и 8 строк. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования координат одного шахматного поля?

32. Получено сообщение, информационный объём которого равен 32 битам. Чему равен этот объём в байтах?

33. Каждое показание счётчика, фиксируемое в памяти компьютера, занимает 10 бит. Записано 100 показаний этого датчика. Каков информационный объём снятых значений в байтах?

34. Для хранения растрового изображения размером 128*128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

В нашем случае:

Подставив значения (8) и (9) в (5), получим, что: 2 15 = 2 14 *i, откуда i=2.

Тогда по формуле (6): <Количество цветов> =N = 2 i =2 2 =4, что соответствует ответу №4.

Ответ : 4.

35. Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объём следующего предложения в кодировке КОИ-8 (в байтах):

Сегодня метеорологи предсказывали дождь.

36. Считая, что каждый символ кодируется 16-ю битами, оцените информационный объём следующего предложения в кодировке Unicode (в байтах):

Каждый символ кодируется восемью битами.

37. Сколько существует различных последовательностей из символов «а» и «б» длиной ровно в 10 символов?

38. В зрительном зале две прямоугольные области зрительских кресел: одна 10х12, а другая 17х8. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования каждого места в автоматизированной системе?

39. Сообщение передано в семибитном коде. Каков его информационный объём в байтах, если известно, что передано 2000 символов?

40. В алфавите формального (искусственного) языка всего два знака-буквы («0» и «Х»). Каждое слово этого языка состоит всегда из пяти букв. Какое максимальное число слов возможно в этом языке?

41. Алфавит племени содержит всего 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита?

42. Имеется тест, объем которого 20 килобайт (на каждой странице теста 40 строк по 64 символа в строке, 1 символ занимает 8 бит). Определить количество страниц в тесте.

43. Сколько байт в 32 Гбайт?

Творческое задание.

Пусть имеется носитель информации на 1,44 мБайта. Необходимо записать на него фотографию с размерами 1024*768 пикс и глубиной цвета 24 бита. Получится ли сделать это? Если нет, то какую глубину цвета можно использовать? Сколько цветов она будет включать? Решение задачи оформите в среде ЭТ Excel.

Лабораторная работа №3. Шифрование текстовой информации.

Цель работы: исследование простейших методов криптографической зашиты информации.

Краткие сведения из теории.

Шифры простой замены

Система шифрования Цезаря - частный случай шифра простой замены. Метод основан на замене каждой буквы сообщения на другую букву того же алфавита, путем смещения от исходной буквы на K букв.

Известная фраза Юлия Цезаря

VENI VI D I VICI, где

пришел, увидел, победил, зашифрованная с помощью данного метода, преобразуется в

при смещении на 4 символа влево.

Греческим писателем Полибием за 100 лет до н.э. был изобретен так называемый полибианский квадрат размером 5*5, заполненный алфавитом в случайном порядке. Греческий алфавит имеет 24 буквы, а 25-м символом является пробел. Для шифрования на квадрате находили букву текста и записывали в зашифрованное сообщение букву, расположенную ниже ее в том же столбце. Если буква оказывалась в нижней строке таблицы, то брали верхнюю букву из того же столбца.

Схема шифрования Вижинера. Таблица Вижинера представляет собой квадратную матрицу с n 2 элементами, где n - число символов используемого алфавита. На рисунке показана верхняя часть таблицы Вижинера для кириллицы. Каждая строка получена циклическим сдвигом алфавита на символ. Для шифрования выбирается буквенный ключ, в соответствии с которым формируется рабочая матрица шифрования.

1. Измерьте информационный объем сообщения «Ура! Скоро Новый год!» в битах, байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб).

Указание : считается, что текст набран с помощью компьютера, один символ алфавита несет 1 байт информации. Пробел – это тоже символ в алфавите мощностью 256 символов.

2. Измерьте примерную информационную емкость одной страницы любого своего учебника, всего учебника.

Указание: Для выполнения задания возьмите учебник по любимому предмету, посчитайте число строк на странице, число символов в строке, включая пробелы. Помните, что один символ алфавита несет 1 байт информации. Перемножив полученные значения, Вы найдете информационную емкость одной страницы учебника (в байтах).

3. Сколько таких учебников может поместиться на дискете 1,44 Мб, на винчестере в 1 Гб.

4. В детской игре «Угадай число» первый участник загадывает целое число от 1 до 32. Второй участник задает вопросы: «Загаданное число больше числа ___?». Какое количество вопросов при правильной стратегии гарантирует угадывание?

Указание: Вопрос задавайте таким образом, чтобы информационная неопределенность (число вариантов) уменьшалась в два раза.

5. Яд находится в одном из 16 бокалов. Сколько единиц информации будет содержать сообщение о бокале с ядом?

6. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали «даму пик»?

7. Проводят две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64» Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?

8. Информационное сообщение объемом 1.5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение? (Объяснение решения задачи на доске).

10. Скорость информационного потока – 20 бит/сек. Сколько времени потребуется для передачи информации объемом в 10 килобайт.

11. Сравните (поставьте знак отношения)

o 200 байт и 0,25 Кбайт.

o 3 байта и 24 бита.

o 1536 бит и 1,5 Кбайта.

o 1000 бит и 1 Кбайт.

o 8192 байта и 1 Кбайт.

12. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)?

13. При игре в кости используется кубик с шестью гранями. Сколько бит информации получает игрок при каждом бросании кубика?

14. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?

15. Подсчитайте объем информации, содержащейся в романе А. Дюма "Три мушкетера", и определите, сколько близких по объему произведений можно разместить на одном лазерном диске? (590 стр., 48 строк на одной странице, 53 символа в строке).

16. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?

17. 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?

18. В коробке лежат 7 цветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали красный карандаш?

19. Какое количество информации несет сообщение: “Встреча назначена на сентябрь”.

20. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов?

21. Юстасу необходимо передать следующее сообщение:

Дорогой Алекс! От всей души поздравляю с