几何概型
一、回顾
1.随机事件的概率
2.互斥事件有一个发生的概率
3.古典概型的特征
(1)结果有限(2)等可能
4.古典概型概率的计算
知识讲解
问题1:往一个方格中投针,针尖可能落在方格中的任何一点上.这个试验可能出现的结果是有限个,还是无限个?
问题2:下图中有两个转盘,甲乙两人玩转盘游戏,规定当指针指向B区域时,甲获胜,否则乙获胜.你认为甲获胜的概率分别是多少?
问题3:上述每个扇形区域对应的圆弧的长度(或扇形的面积)和它所在位置都是可以变化的,从结论来看,甲获胜的概率与字母B所在扇形区域的哪个因素有关?哪个因素无关
与扇形的弧长(或面积)有关,与扇形区域所在的位置无关.
二、几何概型
1.几何概型定义:
事件A可以理解为区域的某一子区域,事件A的概率只与区域A的度量(长度、面积或体积)成正比,而与A的位置和形状无关.
2.几何概型的两个特征:
(1)试验结果有无限多;
(2)每个结果的出现是等可能的.
3.几何概型概率的计算
注:
点的长度为0,线的面积为0,面的体积为0.
典型例题
例1在一根6m的绳子上挂一盏灯,求灯与两端距离都大于2m的概率.
解析:
思考:
概率为0的事件会发生吗?
概率为1的事件一定会发生吗?
例2射箭比赛的箭靶涂有五个彩色的分环.从外向内依次为白色、黑色、蓝色、红色,靶心为金色.金色靶心叫“黄心”.奥运会的比赛靶面直径为122cm,靶心直径为12.2cm.运动员在70m外射箭.假设运动员射的箭都能中靶,且射中靶面内任一点都是等可能的,那么射中黄心的概率为多少?
解析:
例3在装有5升纯净水的容器中放入一个病毒,现从中随机取出1升水,那么这1升水中含有病毒的概率是多少?
解析:
例4两人约定在20∶00到21∶00之间相见,并且先到者必须等迟到者40分钟方可离去,如果两人出发是各自独立的,在20∶00至21∶00各时刻相见的可能性是相等的,求两人在约定时间内相见的概率.
解析:
例5为了测算如图阴影部分的面积,作一个边长为6的正方形将其包含在内,并向正方形内随机投掷800个点.已知恰有200个点落在阴影部分内,据此,可估计阴影部分的面积是________.
解析:
知识拓展
3.随机模拟试验——蒲丰实验
1777年的一天,法国数学家蒲丰(Buffon)忽发奇想,邀请了许多亲朋好友来到他家里。他要做一个实验。
蒲丰事先准备好一张白纸铺在桌上,纸上画满了一条条距离相等的平行线。他又拿出许许多多的小针,小针的长度刚好等于相邻两条平行直线之间距离的一半。
实验开始了,蒲丰让客人把小针一根一根随手往纸面上投去,这些针有的落在白纸上的两条平行直线之间,不与直线相交,有的与某一条直线相交。
蒲丰关心的是针与直线相交的情况。他在一旁数着投针的次数和相交的次数。结果,共投针2212次,与直线相交的有704次,蒲丰做了一个简单的除法:
2212÷704≈3.142。
他宣布这就是π的近似值,众人惊讶不已。这就是著名的蒲丰投针问题。后来他把这个试验写进了他的论文《或然性算术尝试》中。
平面上画有等距离为a(0)的一些平行直
线,现向此平面任意投掷一根长为b(a)的针,
试求针与任一平行直线相交的概率.
以x表示针投到平面上时,针的中点M到最近的一条平行直线的距离,φ表示针与该平行直线的夹角。那么针落在平面上的位置可由(x,φ)完全确定。
根据频率的稳定性,当投针试验次数n很大时,算出针与平行直线相交的次数m,则频率值即可作为P(A)的近似值代入上式,那么
利用上式可计算圆周率π的近似值。
历史上一些学者的计算结果(直线距离a=1)