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一道概率题——怀念美好的数学时光

(2012-02-25 23:11:18)
标签:

杂谈

分类: [生活] 美文∣杂烩

同学邮件在讨论的这道题,大家已经有多种解法,下面这种解法也许是最简洁的,是现在在香港的叶同学多年后顺便解的。数学似乎离我很远了,这么一道单纯、美丽的题目,让我怀念以前美好的数学时光。贴到博客上,谨作为纪念吧!

 

问题:任意投n个点在圆周上,问它们同时落在一个半圆上的概率是多少?

 

解: O表圆心,从投下的n个点中,任取一个点作起点,顺时针方向进行编号为P1P2. . .  P n ,过P1P2 . . . P nn条半径,用X1X2. . . X n表相应的圆心角的值。易知有X1X2. . . X n > 0 且: 

                                  X1 + X2 + . . . + X n = 1   #

上式中的1表示360 o 。从(#)易知:P1P2. . . Pn 同在一个半圆上, 当且仅当(#)式中 有一个Xi > 1/2i = 1 2. . .n )。先考虑X1 > 1/2 的概率,为此过P1作直径P1OP,易知此时P2P3. . . Pn 都落在顺时针方向的半圆弧PP1上,显然,此事件的概率是1/2n-1;再考虑X2 > 1/2的概率, P2作直径P2OP,易知,此时P3P4. . . Pn P1都落在顺时针方向的半圆弧POP2上,同样,此事件的概率也是1/2n-1 . . . ;最后,考虑X n > 1/2的概率,过Pn作直径PnOP,易知,此时P1P2. . .Pn-1都落在顺时针方向的半圆弧POPn上,此事件的概率也是1/2n-1。注意到以上n个事件相互独立,(因不同的Xi Xj > 1/2,导致Xi = Xj = 1/2 ,且其它Xk = 0 ,这是0概率事件,可不考虑)。又注意到以上论证所得结论,与最先取哪一个点为P1无关。所以,n个点落在同一半圆上的总概率是n/2n-1

 

注释:同此题的解法,可将此题推广,并得结论:n个点同时落在一个对应圆心角为X 0< X < 1/2)的弧段上的概率为n/Xn-1

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