在半徑為2R的圓上任取三點構成三角形,求圓心到三角形三邊距離之和大於3R的概率

時間 2021-05-11 19:13:33

1樓:Ianxu

關於 軸對稱地放置點 與點 ,點 則自由的在上半部空間移動,如下圖。(其他情況的三角形均能通過旋轉或對稱翻轉找到對應的形狀,因此不失一般性)。因此我們能獲取座標資訊及旋轉角取值範圍:

其中,其中由定義域,顯然有 0" eeimg="1"/>

這裡需要證明 3R" eeimg="1"/>時, 0" eeimg="1"/>。我偷懶了,畫個圖吧,簡要證明過程見補充。

右半圖就是L的等高線圖。由此可以大致體會到,這個概率也就是「等高線3」左下部分的面積在矩形中的佔比,並且「等高線3」連續的,可以把此等高線曲線公式簡化:

至此,我們已經可以解析地得到 與 的關係式:

再計算一下

經過暴力蒙卡測試,也能得到類似的結果。

totaltimes

=1000000

;count=0

;fori=

1:totaltimesa=

2*pi*

rand(1

,1);b

=2*pi

*rand(1

,1);c

=2*pi

*rand(1

,1);A

=[2*

cos(a),

2*sin(

a)];B=

[2*cos(b

),2*sin(b

)];C=[

2*cos(c),

2*sin(

c)];d1=

sqrt(4

-((A(

1)-B

(1))^2+(

A(2)

-B(2

))^2)/

4);d2=

sqrt(4

-((A(

1)-C

(1))^2+(

A(2)

-C(2

))^2)/

4);d3=

sqrt(4

-((C(

1)-B

(1))^2+(

C(2)

-B(2

))^2)/

4);ifd1+d2

+d3>3count

=count+1

;end

endresult

=count

/totaltimes

;補充:

考慮 的情況。此時考慮的 與 範圍就是上面等高線圖中, 所圍成的右上角三角形。

求此時的極值:

值得注意的是,此時正好形成了正三角形,但此區域內沒有值大於。因此只需要考慮 0" eeimg="1"/>的情況。

2樓:非月

或許是3/7吧……

試了N個方法感覺運算量有點麻煩,索性直接拉進VBA暴力窮舉。

後來覺得好像就窮舉90乘90的不太靠譜,來個900乘900的,emmmmmmm,應該沒跑了。

3樓:yang shen

昨天沒仔細想,只考慮了圓心在三角形內的情況更新一下

以原點為圓心,圓上隨機取三點,再旋轉整個圓使得某一點A重合於+x軸,設A沿圓弧逆時針分別轉動 能與其餘兩點B、C重合,若要滿足三邊距離和小於3R則此時應有 (即圓心在三角形外)

此時圓心到三邊距離和為:

設 則所求概率為

這個積分可以用數值方法計算,這裡我們可以通過圖形簡單估計一下正三角形ABC的高為2pi,設三角形內一點Q到三邊的距離分別為 ,如圖所示

則整個三角形為全概率空間,下面的一角為所求事件域(其餘兩角也是,為免繁雜未畫出),則概率P=S事件/S總,從圖中可以看出以下關係

以上計算可以通過普通計算器實現。

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