Слайд 1Количество информации
Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний
Автор: учитель информатики и
ИКТ
ГБОУ ЦО №1456 ЮЗОУО г.Москвы
Кулешова Е.В
Слайд 21. В неживой природе понятие «информация» связывают:
1) со сведениями об окружающем
мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемых человеком или специальными устройствами
2) с сообщениями, передаваемыми в форме знаков или сигналов
3) с понятием отражения, отображения мира
4) с сообщениями, снимающими или уменьшающими
существующую до их получения неопределенность
Слайд 32. В технике понятие «информация» связывают:
1) со сведениями об окружающем мире
и протекающих в нем процессах, воспринимаемых человеком или специальными устройствами
2) с сообщениями, передаваемыми в форме знаков или сигналов
3) с понятием отражения, отображения мира
4) с сообщениями, снимающими или уменьшающими существующую до их получения неопределенность
Слайд 43. Информация, которая отражает истинное положение дел, называется:
1) актуальной;
2) полной;
3) достоверной;
4)
понятной;
5) полезной.
Слайд 54. Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют:
1)
актуальной;
2) достоверной;
3) полной;
4) понятной;
5) полезной;
Слайд 65. Наибольший объем информации человек получает при помощи:
1) слуха;
2) зрения;
3) осязания;
4)
обоняния;
5) вкусовых рецепторов.
Слайд 76. Тактильную информацию человек получает посредством:
барометра;
органов осязания;
3) специальных приборов;
4) органов
слуха;
5) термометра;
Слайд 87. К какой форме представления информации относится прогноз погоды, переданный по
радио?
1) текстовой
2) числовой
3) графической
4) мультимедийной
Слайд 98. Измерение температуры представляет собой:
1) процесс получения информации;
2) процесс защиты
информации;
3) процесс передачи информации;
4) процесс хранения информации;
5) процесс использования информации.
Слайд 109. Как называется двусторонний процесс, в котором участвуют источник, приемник
Передача информации
10.
Как называется процесс, который происходит либо в собственной памяти (внутренняя память), либо на внешних носителях (внешняя память)?
Хранение информации
Слайд 1111. Языки, придуманные и разработанные человеком для определенных целей:
1) естественные
2) формальные
3)
генетические
4) двоичные
Слайд 1212. Как называются знаки, имеющие форму, похожую на отображаемый объект?
Иконические
13.
Как называется операция преобразования символов одного кода в символы другого кода?
Кодирование
Слайд 13Содержание
Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний
Определение количества информации
Слайд 14Информативность сообщения
Если сведения «старые», то есть человек это уже знает, или
содержание сообщения непонятно человеку, то для него это сообщение неинформативно.
Информативно то сообщение, которое содержит новые и понятные сведения.
Слайд 15Примеры
Вопрос:
- Какой город является столицей Франции?
Ответ:
- Столица Франции – Париж.
Сообщение
информативно?
- Нет, так как известно.
Слайд 16Примеры
Вопрос:
- Что изучает коллоидная химия?
Ответ:
- Коллоидная химия изучает дисперсионные состояния систем,
обладающих высокой степенью раздробленности.
Сообщение информативно?
- Нет, так не понятно.
Слайд 17Примеры
Вопрос:
- Какую высоту и вес имеет Эйфелева башня?
Ответ:
- Эйфелева башня
имеет
высоту 300 метров
и вес 9000 тонн.
Сообщение информативно:
- Да.
Слайд 18Информативность сообщения
Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем
с точки зрения этого человека равно нулю.
Количество информации в информативном сообщении больше нуля.
Слайд 19Информация и неопределенность
Пример: вы услышали по телевизору, что завтра будет солнечная
погода.
Ваше состояние изменилось: вы стали обладателем информации, а неопределенность, которая до этого существовала, исчезла.
Слайд 20После написания контрольной работы мы думаем какую оценку получили.
После оглашения оценок
мы уменьшили неопределенность знаний в 4 раза.
Слайд 21Бросание монет
У монеты, как известно, две стороны:
«герб» «решка»
Если бросить ее
на стол, монета обязательно упадет вверх либо «гербом», либо «решкой».
Таким образом, монету, лежащую на столе, можно рассматривать как простейшую систему, которая может находиться в одном из двух возможных состояний.
Слайд 22Бросание кубика
Игральный кубик — это кубик, грани которого пронумерованы от 1
до 6.
Аналогично монете игральный кубик, лежащий на столе, — это система, находящаяся в одном из шести возможных состояний (по номерам граней, обращенных вверх).
Слайд 23Неопределенность знаний
Неопределенность знания о результате некоторого события – это число возможных
вариантов результата.
Для монеты – 2, для кубика – 6, для билетов – 30 (если на столе лежало 30 билетов).
Чем больше равновозможных событий, тем больше неопределенность ситуации.
Слайд 24Равновероятные события
События равновероятны, если ни одно из них не имеет преимущества
перед другими.
С этой точки зрения выпадение «герба» или «решки» – равновероятно.
Слайд 25Задания для закрепления
Вероятность какого события больше:
В коробке имеется 50 шаров.
Из них
40 белых и 10 черных.
Вероятность вытащить белый или черный шар.
Сереже – лучший ученик в классе.
Вероятность получения за контрольную по математике 5 или 2.
В пруду живут 8000 карасей, 2000 щук и 400000 пескарей.
Вероятнее наловить больше карасей, щук или пескарей.
Слайд 26Определение количества информации
Слайд 27Как же измерить количество информации?
Да также, как мы измеряем длину или
массу чего-нибудь: сравнить с соответствующим эталоном.
Надо только выбрать эталон.
Например, в мультфильме
«38 попугаев» эталоном длины
служит длина шага попугая.
Каков же эталон для измерения информации?
Давайте в этом разберемся.
Слайд 281 бит информации
Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания
при получении информационных сообщений.
Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет 1 бит информации.
Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несет 1 бит информации.
Бит - binary digit (двоичный знак).
Слайд 29Определение информации
Если «Ваньку-Встаньку» качнуть, то сколько различных вариантов его конечного состояния
получим?
- Один вариант («Ванька-Встанька» всегда встает).
То есть вероятность события равна 1 (100% выполнение).
И мы не получаем ни чего нового и неизвестного при этом, то есть информация равна 0.
Слайд 30Определение информации
Будем бросать монету.
Сколько вариантов выпадения может быть? – 2
Вероятность выпадения
«герба» или «решки» - ½.
Количество информации – 1 бит.
Слайд 31Определение информации
Будем бросать 2 монеты.
Бросание 2 монет должно
принести 2 бита
информации, так как количество монет увеличилось в 2 раза.
Количество различных вариантов выпадения по две монеты: 4.
Вероятность появления 1 варианта – ¼
Слайд 32Определение информации
Будем бросать 3 монеты.
При бросание 3 монет количество информации увеличится
в 3 раза по сравнению с бросанием 1 монеты.
Количество различных вариантов выпадения по 3 монеты: 8
Вероятность выпадения 1 варианта: 1/8.
Слайд 33Отгадывание чисел
Допустим кто-то загадал число от 1 до 16.
Сколько чисел можно
загадать? - 16.
Вероятность загадать любого числа из этого промежутка: 1/16.
Отгадывание происходит по такому сценарию:
Задается такой вопрос на который можно получить один из вариантов ответа: «да» или «нет».
Слайд 34Сценарий отгадывания числа
Пусть загадано число 5 (мы не знаем это).
1 вопрос
(даст 1 бит информации):
- Больше 8? – Нет.
2 вопрос (даст 2 бит информации):
- Больше 4? – Да.
3 вопрос (даст 3 бит информации):
-Больше 6? – Нет.
4 вопрос (даст 4 бит информации):
-Больше 5? – Нет.
Ответ: Задуманное число 5.
Вывод:
При отгадывании задуманного числа в диапазоне от 1 до 16, достаточно 4 вопроса (получение 4 бита информации).
Слайд 35Определение информации
А если мы будем бросать 6-гранный кубик?
Количество вариантов выпадения одной
из 6 сторон: 6.
Вероятность выпадения одной из 6 сторон: 1/6.
Сколько же будет получено
информации при выпадении
одной из 6 сторон?
Слайд 36Определение информации
Составим таблицу из предыдущих примеров:
Слайд 37Определение информации
Если посмотреть таблицу, то можно заметить закономерность.
От частных примеров приходим
к обобщенной формуле:
Если ввести обозначения:
N – число вариантов равновероятных событий (неопределенность знаний),
i – количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий.
N = 2i
Слайд 38Определение информации
Если N = 2 (2=21),
то уравнение примет вид 2i =
21,
отсюда i = 1.
Если N = 4 (4=22),
то уравнение примет вид 2i = 22,
отсюда i = 2.
Если N = 8 (8=23),
то уравнение примет вид 2i = 23,
отсюда i = 3.
В общем случае, если N = 2k,
где k- целое число,
то уравнение примет вид 2i = 2k,
отсюда i = k.
Слайд 39Определение информации
Для тех значений N, которые не являются целыми степенями двойки,
решение уравнения можно получить из приведенной в учебнике таблицы.
Например, желая определить, сколько же бит информации несет сообщение о результате бросания шестигранного кубика, нужно решить уравнение
2i = 6.
Поскольку 22 < 6 < 23, то получаем 2 < i < 3.
Заглянув в таблицу, узнаем, что i=2,58496.
Слайд 40
Единицы измерения
количества информации
1 байт = 8 битов = 23
битов
1 килобайт (Кбайт) = 210 байт = 1024 байт
1 мегабайт (Мбайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайт
1 гигабайт (Гбайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайт
1 терабайт (Тбайт) = 210 Гбайт = 1024 Гбайт
Слайд 41Задания для закрепления
Пример 1.
Сколько информации несет сообщение о том, что из
колоды карт достали карту красной масти?
Решение:
1 бит, т. к. красных и черных карт одинаковое количество.
Слайд 42Задания для закрепления
Пример 2.
Сколько информации несет сообщение о том, что из
колоды карт достали карту бубновой масти?
Решение:
2 бита, так как всего в колоде 4 масти, и количество карт в них одинаковое.
Слайд 43Задания для закрепления
Пример 3.
Проводятся две лотереи «4 из 32» и «5
из 64».
Сообщение о результатах, какой из лотерей
несет больше информации?
Слайд 44Решение:
Вытаскивание любого номера из лотерейного барабана – события равновероятные.
Поэтому в первой
лотерее количество информации в сообщении об одном номере равно 5 бит (25 = 32), а во втором – 6 бит (26 = 64).
Сообщение о 4-х номерах в первой лотерее несет 5 * 4 = 20 бит.
Сообщение о 5-ти номерах второй лотереи несет 6 * 5 = 30 бит.
Следовательно, сообщение о результатах второй лотереи несет больше информации, чем первой.
Слайд 45Задания для закрепления
Пример 4.
В течение четверти ученик получил 100 оценок.
Сообщение о
том, что он получил четверку, несет 2 бита информации.
Сколько четверок ученик получил за четверть?
Слайд 46Решение:
Данный результат мог быть получен путем следующих рассуждений:
2 бита информации несет
сообщение об одном из четырех равновероятных событий (22 = 4).
То есть вероятность получения четверок равна ¼.
Тогда количество четверок определится как:
100 / 4 = 25.
Таким образом, в течение четверти ученик получил 25 четверок.
Слайд 47Самостоятельное решение
Задача 1.
Вы подошли к светофору, когда горел желтый свет.
После этого
загорелся зеленый.
Какое количество информации вы при этом получили?
Слайд 48Самостоятельное решение
Задача 2.
Сообщение о том, что ваш друг живет на 9
этаже, несет 4 бита информации. Сколько этажей в доме?
Слайд 49Самостоятельное решение
Задача 3.
В корзине 8 шаров.
Все шары разного цвета.
Сколько информации несет
сообщение о том, что из корзины достали красный шар?
Слайд 50Самостоятельное решение
Задача 4.
Сколько бит информации несет сообщение о том, что из
колоды в 32 карты достали даму крести?
Слайд 51Самостоятельное решение
Задача 5.
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?
Слайд 52Самостоятельное решение
Задача 6.
При угадывании целого числа в некотором диапазоне было получено
6 бит информации.
Сколько чисел содержится в этом диапазоне?
Слайд 53Самостоятельное решение
Задача 7.
Сообщение о том, что Петя живет во втором подъезде,
несет 3 бита информации.
Сколько подъездов в доме?
Слайд 54Ответы
Задача 1. 1 бит.
Задача 2. 16 этажей
Задача 3. 3 бита.
Задача 4.
5 бит.
Задача 5. 7 битов.
Задача 6. 64 числа.
Задача 7. 8 подъездов.
Слайд 55Домашнее задание
&1.3.1 – 1.3.2
Задания на стр. 29-30 (1.5, 1.6, 1.7) –
письменно в тетради
Слайд 56Используемая литература
И. Семакин. Информатика. Базовый курс. 7 – 9 классы. –
М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 364 с.: ил.
Информатика. Задачник-практикум в 2 т./Под ред. И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера: Том 1. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 304 с.: ил.
Урок: Определение количества информации 8 класс: http://netedu.ru/node/3986
Решение задач на определение количества информации: http://uprobr.ucoz.ru/publ/informatika_i_ikt/reshenie_zadach_na_opredelenie_kolichestva_informacii/6-1-0-551
Карта Франции: http://tgekb.ru/pics500/userimages/article/frantsiya880090938francemap1.jpg
Коллоидная химия: http://www.char.ru/books/2066990_Kolloidnaya_himiya_Uchebnik_dlya_vuzov.jpg
Эйфелева башня: http://mosaica.ru/sites/default/files/news/preview/2010/02/27/888888888888888.jpg
Слайд 57Используемая литература
Солнечная погода: http://www.sky-planets.ru/upload/iblock/d68/0_132cb_8b2493ff_xl.jpg
Монета (решка): http://www.itacoins.ru/images/Monety_Rossii/400x400/10-rublej-1992-goda-vypuska.png
Монета (орел) http://rucoin.ru/files/Coins_1991_1992_1993/10ruble-1992_mmd_2.jpg
Бросание кубика: http://www.mlm-diary.ru/wp-content/uploads/2009/04/35000.jpg
Мультфильм «38
попугаев»: http://ic.pics.livejournal.com/angelica62/39993662/1107022/1107022_original.jpg
Ванька-встанька: http://milledi.ucoz.ru/_pu/43/31339363.jpg
Кубик: http://www.sargona.ru/$joomla/components/com_virtuemart/shop_image/product/spot_neprozr%20krasnii.jpg
Карты: http://bms.24open.ru/images/e181595aaeacfa81eb39d398445553f3
Лотерея: http://img200.imageshack.us/img200/8369/lottob.jpg