一道概率题——怀念美好的数学时光
(2012-02-25 23:11:18)
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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:
用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P1,P2,. . .
上式中的1表示360 o 。从(#)易知:P1,P2,. . . ,Pn, 同在一个半圆上, 当且仅当(#)式中 有一个Xi > 1/2(i = 1 ,2,. . .,n )。先考虑X1 > 1/2 的概率,为此过P1作直径P1OP,易知此时P2,P3,. . . 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, 过P2作直径P2OP,易知,此时P3,P4,. . . ,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P1,P2,. . .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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