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摘 要:高中教材自改革以来,反映良好,其中主要一个方面就是更体现以学生为主体,更有利于开发学生的思维和潜能.几何概率作为新加的内容,就很好地印证了这一点.为学生更好地理解和应用数学开拓了广阔的空间.
关键词:几何概率;贝特朗问题;不同角度
由于几何概率被引入了高中教材,因此掌握一些基本的方法来构建几何概率的平面区域至关重要,此外,对师生的视野拓展也有裨益,但是,对有些几何概率问题,会出现意想不到的矛盾.例如:
问题:在等腰Rt△ABC中,在斜边AB上取一点M,求AM的长小于AC的长的概率.
分析1:点M随机地落在线段AB上,故线段AB为试验所有结果构成的区域.如图1,当点M位于线段AC′上时,AM ■ ■
图1 图2
∴在AB上截取AC′=AC
∴P(AM 分析2:过直角顶点C在∠ACB内部任作一条射线,射线交AB于点M,则CM在∠ACB内是等可能分布的,如图2.
∴∠ACC′=■=■π
∴P(AM 由以上分析1与分析2看出,从不同的角度出发,所得出的结果就会不同,这是几何概率中一个很有趣的问题——贝特朗悖论.
(贝特朗问题):在圆内任作一弦,其长度超过圆内接等边三角形的边长的概率是多少?
解:取单位圆O,其内接等边三角形的边长是■,取圆O的任一弦AB,记“AB>■”的事件为A.
方法1:如图3,作垂直于AB的直径PQ,分别以P、Q为顶点作圆的内接等边三角形,这两个三角形的边与PQ交于M、N,当AB与PQ的交点位于MN上时,AB>■;由于MN=■PQ,故P(A)=■.
■ ■
图3 图4
方法2:如图4,连接AO,在AO两侧作∠MAO=∠NAO=30°,交圆O于M、N,当B点落在∠MAO所夹弧MN上时,AB>■,
弧MN的长度是圆周长的■,故P(A)=■.
方法3:如图5,在圆O内任取一点M,若OM<■,则以M为中点的弦AB>■,故M点在以O为圆心,■为半径的圆内,而小圆的面积是大圆面积的■,故P(A)=■.
■ ■
图5 图6
方法4:如图6,过A作直径AD,在AD上取一点M,使AM=■,对于任一弦AB,在AD上取AB′=AB,当B′落在MD上时,AB>■,由于MD=2-■,故P(A)=■.
以上问题就是贝特朗问题,它在1933年由前苏联数学家柯尔莫哥洛夫解决,他建立了在测度论基础上的概率论公理系统.有兴趣的读者可参阅高等教育出版社1984年版的高等学校试用教材《概率论与数理统计》一书,作者周树容.
(作者单位 江西省吉安县第二中学)
关键词:几何概率;贝特朗问题;不同角度
由于几何概率被引入了高中教材,因此掌握一些基本的方法来构建几何概率的平面区域至关重要,此外,对师生的视野拓展也有裨益,但是,对有些几何概率问题,会出现意想不到的矛盾.例如:
问题:在等腰Rt△ABC中,在斜边AB上取一点M,求AM的长小于AC的长的概率.
分析1:点M随机地落在线段AB上,故线段AB为试验所有结果构成的区域.如图1,当点M位于线段AC′上时,AM
图1 图2
∴在AB上截取AC′=AC
∴P(AM
∴∠ACC′=■=■π
∴P(AM
(贝特朗问题):在圆内任作一弦,其长度超过圆内接等边三角形的边长的概率是多少?
解:取单位圆O,其内接等边三角形的边长是■,取圆O的任一弦AB,记“AB>■”的事件为A.
方法1:如图3,作垂直于AB的直径PQ,分别以P、Q为顶点作圆的内接等边三角形,这两个三角形的边与PQ交于M、N,当AB与PQ的交点位于MN上时,AB>■;由于MN=■PQ,故P(A)=■.
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图3 图4
方法2:如图4,连接AO,在AO两侧作∠MAO=∠NAO=30°,交圆O于M、N,当B点落在∠MAO所夹弧MN上时,AB>■,
弧MN的长度是圆周长的■,故P(A)=■.
方法3:如图5,在圆O内任取一点M,若OM<■,则以M为中点的弦AB>■,故M点在以O为圆心,■为半径的圆内,而小圆的面积是大圆面积的■,故P(A)=■.
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图5 图6
方法4:如图6,过A作直径AD,在AD上取一点M,使AM=■,对于任一弦AB,在AD上取AB′=AB,当B′落在MD上时,AB>■,由于MD=2-■,故P(A)=■.
以上问题就是贝特朗问题,它在1933年由前苏联数学家柯尔莫哥洛夫解决,他建立了在测度论基础上的概率论公理系统.有兴趣的读者可参阅高等教育出版社1984年版的高等学校试用教材《概率论与数理统计》一书,作者周树容.
(作者单位 江西省吉安县第二中学)