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学生教师

例 1.2.10

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

例 1.2.10 在长度为 aaa 的线段内任取两点将其分为三段,求它们可以构成一个三角形的概率。

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解析

由于是将线段任意分成三段,所以由等可能性知这是一个几何概率问题。分别用 xxx,yyy 和 a−x−ya-x-ya−x−y 表示线段被分成的三段长度(见图 1.2.7),则显然应该有

0<x<a,0<y<a,0<a−(x+y)<a.0<x<a, \quad 0<y<a, \quad 0<a-(x+y)<a.0<x<a,0<y<a,0<a−(x+y)<a.

第三个式子等价于 0<x+y<a0<x+y<a0<x+y<a。所以样本空间为(见图 1.2.8)

Ω={(x,y):0<x<a, 0<y<a, 0<x+y<a}.\varOmega = \{(x,y): 0<x<a,\ 0<y<a,\ 0<x+y<a\}.Ω={(x,y):0<x<a, 0<y<a, 0<x+y<a}.

图 1.2.7 长度为 a 的线段分成三段

图 1.2.8 线段分成三段的样本空间 Ω

Ω\varOmegaΩ 的面积为

SΩ=a22.S_\varOmega = \frac{a^2}{2}.SΩ​=2a2​.

又根据构成三角形的条件:三角形中任意两边之和大于第三边,得事件 AAA 所含样本点 (x,y)(x,y)(x,y) 必须同时满足

0<a−(x+y)<x+y,0<x<y+(a−x−y),0<y<x+(a−x−y).\begin{aligned} 0 &< a-(x+y) < x+y, \\ 0 &< x < y+(a-x-y), \\ 0 &< y < x+(a-x-y). \end{aligned}000​<a−(x+y)<x+y,<x<y+(a−x−y),<y<x+(a−x−y).​

整理得

a2<x+y<a,0<x<a2,0<y<a2.\frac{a}{2} < x+y < a, \quad 0<x<\frac{a}{2}, \quad 0<y<\frac{a}{2}.2a​<x+y<a,0<x<2a​,0<y<2a​.

所以事件 AAA 可用图 1.2.9 中的阴影部分表示。

图 1.2.9 构成三角形的条件

事件 AAA 的面积为

SA=a28.S_A = \frac{a^2}{8}.SA​=8a2​.

由此得

P(A)=14.P(A) = \frac{1}{4}.P(A)=41​.

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