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几何概型是一个重要的概率模型,由几何概型的概率公式可以知道,确定几何区域的测度是至关重要的.因此,我们要掌握几种常见测度的几何概型,举一反三,做到真正地掌握几何概型的概率求法.下面我们就介绍几种常见测度的几何概型.
一、长度型几何概型
例1已知函数f(x)=log2x,若在[1,8]上任取一个实数x0,则不等式1≤f(x0)≤2成立的概率是.
解析:区间[1,8]的长度为7,满足不等式1≤f(x0)≤2即不等式1≤log2x0≤2,解答2≤x0≤4,对应区间[2,4]长度为2,由几何概型公式可得使不等式1≤f(x0)≤2成立的概率是27.
点评:本题考查了几何概型问题,其与线段上的区间长度及函数被不等式的解法问题相交汇,使此类问题具有一定的灵活性,关键是明确集合测度,本题利用区间长度的比求几何概型的概率.
例2在区间[-3,5]上随机取一个数a,则使函数f(x)=x2 2ax 4无零点的概率是.
解析:由已知区间[-3,5]长度为8,使函数f(x)=x2 2ax 4无零点即判别式Δ=4a2-16<0,解得-2 点评:本题属于几何概型,只要求出区间长度以及满足条件的区间长度,由几何概型公式解答.
二、面积型几何概型
例3已知1≤a≤3,2≤b≤5,则方程x2-bx a2=0有实数解的概率是.
分析:根据已知条件需要明确本题涉及是古典概型还是几何概型,由于任取一个实数,事件个数是无数多个,所以满足几何概型.剩下的是解决本题需要建立正确模型,关键构造满足条件的几何图形,结合面积计算方法求解.
解析:x2-bx a2=0有实数解的充要条件是Δ=b2-4a2≥0.
即b 2a≥0
b-2a≥0或b 2a≤0
b-2a≤0.如下图所示,区域1≤a≤3,2≤b≤5的面积为6,
在1≤a≤3,2≤b≤5前提下,区域不等式组表示的区域面积为12×3×(52-1)=94,
由几何概型等式可得方程x2-bx a2=0有实数解的概率是:946=38.
点评:本题考查几何概型公式的运用;几何概型的概率估算公式中的“几何度量”,可以为线段长度、面积、体积等,而且这个“几何度量”只与“大小”有关,而与形状和位置无关.
例4在区间[-1,1]内随机取两个数分别记为a,b,则使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点的概率为.
解析:设区间[-1,1]内随机取两个数分别记为(a,b),则对应区域面积为2×2=4,
使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点a,b范围为4a2 4b2-4≥0,即a2 b2≥1,对应区域面积为4-π,由几何概型的概率公式得到使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点的概率为:4-π4=1-π4;故答案为:1-π4.
点评:设区间[-1,1]内随机取两个数分别记为(a,b),对应区域为边长为2的正方形,而使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点的a,b范围是判别式Δ≥0,求出a,b满足范围,利用面积比求概率.本题是面积型几何概型,注意与例2的区别,从表面上看两题没有差别,实际上一个是长度型另一个是面积型.
三、体积型几何概型
例5在棱长为3的正方体内任取一点P,则点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的概率为.
解析:由题意,符合点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的区域是以正方体的中心为中心棱长为1的正方体外部,根据几何概型公式可得点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的概率为1-1333=2627.
点评:本题主要考查几何概型中的体积类型,基本方法是:分别求得构成事件A的区域体积和试验的全部结果所构成的区域体积,两者求比值,即为概率.由题意,符合点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的区域是以正方体的中心为中心棱长为1的正方体外部,根据几何概型公式可得.
一、长度型几何概型
例1已知函数f(x)=log2x,若在[1,8]上任取一个实数x0,则不等式1≤f(x0)≤2成立的概率是.
解析:区间[1,8]的长度为7,满足不等式1≤f(x0)≤2即不等式1≤log2x0≤2,解答2≤x0≤4,对应区间[2,4]长度为2,由几何概型公式可得使不等式1≤f(x0)≤2成立的概率是27.
点评:本题考查了几何概型问题,其与线段上的区间长度及函数被不等式的解法问题相交汇,使此类问题具有一定的灵活性,关键是明确集合测度,本题利用区间长度的比求几何概型的概率.
例2在区间[-3,5]上随机取一个数a,则使函数f(x)=x2 2ax 4无零点的概率是.
解析:由已知区间[-3,5]长度为8,使函数f(x)=x2 2ax 4无零点即判别式Δ=4a2-16<0,解得-2 点评:本题属于几何概型,只要求出区间长度以及满足条件的区间长度,由几何概型公式解答.
二、面积型几何概型
例3已知1≤a≤3,2≤b≤5,则方程x2-bx a2=0有实数解的概率是.
分析:根据已知条件需要明确本题涉及是古典概型还是几何概型,由于任取一个实数,事件个数是无数多个,所以满足几何概型.剩下的是解决本题需要建立正确模型,关键构造满足条件的几何图形,结合面积计算方法求解.
解析:x2-bx a2=0有实数解的充要条件是Δ=b2-4a2≥0.
即b 2a≥0
b-2a≥0或b 2a≤0
b-2a≤0.如下图所示,区域1≤a≤3,2≤b≤5的面积为6,
在1≤a≤3,2≤b≤5前提下,区域不等式组表示的区域面积为12×3×(52-1)=94,
由几何概型等式可得方程x2-bx a2=0有实数解的概率是:946=38.
点评:本题考查几何概型公式的运用;几何概型的概率估算公式中的“几何度量”,可以为线段长度、面积、体积等,而且这个“几何度量”只与“大小”有关,而与形状和位置无关.
例4在区间[-1,1]内随机取两个数分别记为a,b,则使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点的概率为.
解析:设区间[-1,1]内随机取两个数分别记为(a,b),则对应区域面积为2×2=4,
使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点a,b范围为4a2 4b2-4≥0,即a2 b2≥1,对应区域面积为4-π,由几何概型的概率公式得到使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点的概率为:4-π4=1-π4;故答案为:1-π4.
点评:设区间[-1,1]内随机取两个数分别记为(a,b),对应区域为边长为2的正方形,而使得函数f(x)=x2 2ax-b2 1有零点的a,b范围是判别式Δ≥0,求出a,b满足范围,利用面积比求概率.本题是面积型几何概型,注意与例2的区别,从表面上看两题没有差别,实际上一个是长度型另一个是面积型.
三、体积型几何概型
例5在棱长为3的正方体内任取一点P,则点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的概率为.
解析:由题意,符合点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的区域是以正方体的中心为中心棱长为1的正方体外部,根据几何概型公式可得点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的概率为1-1333=2627.
点评:本题主要考查几何概型中的体积类型,基本方法是:分别求得构成事件A的区域体积和试验的全部结果所构成的区域体积,两者求比值,即为概率.由题意,符合点P到该正方体的六个面的距离的最小值不大于1的区域是以正方体的中心为中心棱长为1的正方体外部,根据几何概型公式可得.