(蒲豐投針問題)設平面上畫著一些有相等距離2a(a>0)的平行線,向此平面上投一枚質地均稱的長為2l(l<a)的針。
熱心網友
解:所求概率為 p = (2l)/(πa)。過程如下:以 Y 表示針的中點到“最近的”一條平行線的距離,以 X 表示針與此平行線的夾角(單位是弧度),顯然有:0≤Y≤a(畫圖分析易得),0≤X≤π(π 是圓周率pai) -------------------(1)針與該平行線相交的充要條件是:Y≤2l·(sinX)/2,即 Y≤l·sinX -------------------(2)作(X,Y)在直角坐標系 ( Y 為縱坐標,X 為橫坐標) 中的圖像,其中滿足條件(1)的圖像是矩形[這個矩形的四個頂點分別是(0,0)(0,a)(π,a)(π,0)];再作出正弦函數 Y=l·sinX(0≤X≤π)的圖像 ; 則針的中點坐標(X,Y)在矩形區域中等可能地取點;若要相交,則(X,Y)只能在“區域 D”(由 Y=l·sinX 的圖像與 X 軸圍成)中等可能地取點[根據條件(2)]。可見針與平行線相交的 概率p 為圖像中“區域 D”的面積與矩形面積的比:矩形面積是 πa,“區域 D”的面積用積分算得 2l,所以概率為p= (2l)/(πa)。。
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解:所求概率為 p = (2l)/(πa)。過程如下:以 Y 表示針的中點到“最近的”一條平行線的距離,以 X 表示針與此平行線的夾角(單位是弧度),顯然有:0≤Y≤a(畫圖分析易得),0≤X≤π(π 是圓周率pai) -------------------(1)針與該平行線相交的充要條件是:Y≤2l·(sinX)/2,即 Y≤l·sinX -------------------(2)作(X,Y)在直角坐標系 ( Y 為縱坐標,X 為橫坐標) 中的圖像,其中滿足條件(1)的圖像是矩形[這個矩形的四個頂點分別是(0,0)(0,a)(π,a)(π,0)];再作出正弦函數 Y=l·sinX(0≤X≤π)的圖像 ; 則針的中點坐標(X,Y)在矩形區域中等可能地取點;若要相交,則(X,Y)只能在“區域 D”(由 Y=l·sinX 的圖像與 X 軸圍成)中等可能地取點[根據條件(2)]。可見針與平行線相交的 概率p 為圖像中“區域 D”的面積與矩形面積的比:矩形面積是 πa,“區域 D”的面積用積分算得 2l,所以概率為p= (2l)/(πa)。。