探讨与“质点运动”有关的概率题型

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  概率考题一般将问题置于不同的情境和背景中,并以等可能事件,相互独立事件或独立重复试验为载体,渗透运用互斥,对立事件的概率公式.因此,我们要善于去伪存真,去表象抓本质.与摸球,抛硬币,掷骰子,打比赛(五局三胜),射击,投篮,摸奖等有关的背景我们都很熟悉,但是,我们经常会遇到新的情境和背景,许多同学会感到束手无策,比如,质点的运动,我们不妨通过下面几个例题来探讨一下与质点运动有关的概率问题.
  一、质点在“直线”上的运动
  例1质点M位于数轴x=0处,质点N位于x=2处,质点M每隔1秒向左或向右移动2个单位,质点M向左移动的概率为25,向右移动的概率为35,质点N每隔1秒向左或向右移动一个单位,质点N向左移动的概率为13,向右移动的概率为23.
  (Ⅰ)求3秒末,质点M在x=2处的概率.
  (Ⅱ)求2秒末,质点没M,N同时在x=0的概率.
  思路分析:依据题意,利用数轴,分析M、N点的运动特征.
  (Ⅱ)记事件“2 s末,质点M,N同时在x=0处”为事件B,事件“2 s末,质点M在x=0处”为事件C;事件“2 s末,质点N在x=0处”为事件D.
  二、质点在“平面图形”上的运动.
  例2在等边三角形的三个顶点上,分别放有三只小蚂蚁,每只小蚂蚁均以相同的速度沿着三角形的边各自爬行,试问任何两只蚂蚁在爬行中不相撞的概率.
  思路分析:本题中的三只蚂蚁可以看作三个质点.每个顶点处的蚂蚁均有两种爬行方向,而且它们的爬行速度相同,所以要使每两只蚂蚁不相撞,则三只蚂蚁都应以顺时针或逆时针两种方向爬行.因此,本题就可以看作等可能事件概型.
  任何两只蚂蚁不相撞的概率P=223=14.
  解题回顾:此题颇有新意,乍一看好象无从下手,但仔细想想,本题与“同时抛三枚硬币,出现同一面向上的概率”这个问题异曲同工.考查的是等可能事件的概率.
  变题1:在正方形的四个顶点上,分别放有四只小蚂蚁,每只小蚂蚁均以相同的速度沿着正方形的边各自爬行,试问任何两只蚂蚁在爬行中不相撞的概率.
  变题2:在正六边形的六个顶点上,分别放有六只蚂蚁,每只小蚂蚁均以相同的速度沿着正六边形的边各自爬行,试问任何两只蚂蚁在爬行中不相撞的概率.
  三、质点在“几何体”上的运动
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