圆上任选三点组成三角形,这个三角形是锐角、钝角和直角三角形的概率分别是多少?
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问题可以等价于:
任取三角形,圆心落在三角形内、外、边上的概率各是多少
这三种情况分别对应锐角、钝角、直角。
然后这就变成了三蓝一棕的一道题
在这样的情况下,可以变成:
任取P1、P2点的情况下,P3有多大的概率使得三角形包含圆心。
它给出了一个只需要用几何直觉的、数学表述上不严格的证明:
只有当P3落在浅蓝色、P1P2弧长与圆心的对称位置,才能使得圆心落入三角形。
因为对称弧长其实就是P1P2的弧长
所以问题最后变为:任取P1P2,其弧长期望值是多少?显然弧长不能长于半个周长,不能小于0
那么答案显然就是四分之一的圆周长,概率就是圆上任取一个点,落进这个区域的概率,四分之一
取极坐标下单位圆。
取A点。不失一般性,设A点所处角度为0。
取B点,
B点角度 t 在(-pi, pi]的范围内均匀分布。
即B点处于(T, T+dt)中的概率为dt / 2pi
取C点,討論B点角度 t
t>0,则C在(-pi, t-pi)的范围内时,ABC为锐角。
t<0,则C在(pi+t, pi)的范围内时,ABC为鋭角。
以上两个事件概率都为 |t| / 2pi
最后要求的是:|t| dt / (2 pi)^2 对 t 从 -pi 至 pi 积分
答案是 1/4