在乙個圓裡隨機取n個點,它們在同乙個半圓的概率是多少?

時間 2021-05-11 19:47:47

1樓:白小丹's

假設是在單位圓周上(不用考慮整個圓,可以把點投影到圓周上),n點共乙個半圓,先排除掉有兩個點在同乙個位置的情況,因為這個概率是0。我們可以通過轉動,使這些點全在上半區間,而第乙個點落在角度為0也就是x的正半軸。根據對稱性,我們假設這個點是x1,那麼情況就變成了,隨便放x1,把圓轉到使x1在x正半軸,剩下每個點都要在上半區間,概率就是1/2^(n-1)。

由於每個店都有可能成為第乙個點,所以一共有n種情況,而且這些情況互斥,於是總概率為n/2^(n-1)

2樓:楊天真

先規定個方向,比如順時針,最靠前的點決定了剩下的半圓是哪個半圓,第乙個點可以隨便落,剩下的n-1個點就只能在決定好的半圓裡面落下去,這樣的乙個結果是1/2^(n-1);然後呢最靠前的點(也就是前面所謂的第乙個點)可是n個點裡面的任意點,所以有n個選擇乘上去得結果。

3樓:MrHe

這個問題等價於「在乙個圓環上隨機取 個點,它們在同乙個半圓弧的概率是多少」,這裡提供乙個較易理解的解答。我們只考慮 的情況。

假設乙個圓環上等間距地分布著 個位置,現在要在這 個位置中放置 個點,易知一共有 種放置方案,此為所求概率的分母項。

現在考慮 個點處於乙個半圓內,即相離最遠兩點間隔小於 的情況(我們假設 為整數)。我們首先放置 個點中相離最遠的兩個點,記為 和 。假設 處於 的逆時針方向,考慮以下若干情況:

若 和 距離為0(重合),先考慮 ,該點從 個點中抽取,一共有 種擺放位置,則一共有 種可能。接下來是 ,該點從剩下的 個點中抽取,一共有 種可能。剩下 個點均只有一種擺放位置。

這種情況的可能數為 。

若 和 距離為1,先考慮 ,該點從 個點中抽取,一共有 種擺放位置,則一共有 種可能。接下來是 ,該點從 個點中抽取,一共有 種可能。剩下 個點每個點有兩種擺放位置。

這種情況的可能數為 。

以此類推,點 和 距離最遠為 。這種情況對應的可能數為。

綜上,總可能數為 ,易得概率為 。對該式求 的極限,即可得題中的概率, 。

這種解法還可以用來解決類似「在乙個圓環上隨機取 個點,它們在同乙個長度為的圓弧的概率是多少」的問題。

4樓:武辰

前幾天知乎出現了這樣一道題:在乙個球內任取n個點,則這n個點落在同乙個半球內的概率是多少?

在乙個球內任取n個點,則這n個點落在同乙個半球內的概率是多少?

現在這道題應該比上面的題目簡單,畢竟經過了降維打擊。

第一步,把圓看作乙個池塘,把點看成鴨子。定義乙隻鴨子的領地:作鴨子b關於圓心的對稱點b',然後連線bb',bb'的中垂線(即直徑)把圓分為兩個部分,b所在的半圓就是b的領地。

另外,我們定義那條直徑為鴨子b的「領土分割線」。

第二步:由於對稱性,對每只鴨子都作出關於圓心的對稱點。這樣一共有2n個點。

這樣,問題可以從「在圓內隨機取n個點」轉為:在2n個點中取n個點,其中對於每只鴨子和它的對稱點,只能選乙個出來。這樣一共有種選法。

第三步:乙個簡單又有趣的事實是:如果你出現在了我的領地,那麼我肯定也出現在你的領地。在這個事實的基礎上,我們可以推出:n只鴨子在同一半球,等價於它們的領地有公共交集。

第四步:最抽象的一步。在種選法中,有多少種選法,使得選出來的n只鴨子的領地有公共交集?

我們知道,n只鴨子分別對應著n個領地和n條「領土分割線」。簡單起見,可以拿n=3的情況舉例:三條領土分割線把圓分為了6個部分,每個部分一一對應於乙個交集,這個交集是什麼?

是所有領土的公共交集。那麼一般地,n只鴨子的n條領土分割線,把圓分成了2n段,其中每一段一一對應於乙個交集,即n只鴨子的領地有公共交集的情況。

補充乙個粗糙的圖示:A、B、C是三隻鴨子。橙色直徑是鴨子A的領土分割線,橙色圓弧所在的半圓是鴨子A的領地。

鴨子B對應的是金黃色,鴨子C對應的是綠色。三隻鴨子的領土有乙個公共交集,就是藍色圓弧圍城的扇形。

事實上,ABC三隻鴨子這樣的排位只是其中一種情況(比如,我可以選擇AB兩隻鴨子,第三隻鴨子不選擇點C,而選擇點C關於圓心的對稱點)。橙色、黃色、綠色領土分割線把圓分為了六個部分,每個部分都一一對應一種公共交集的情況。

第五步:在種選法中,一共有2n選法是存在交集的。因此概率是。

5樓:wangjizhongplot

這道題不能想的太複雜,我們把乙個半圓放在乙個圓上,無論怎樣轉動,其實面積半圓和剩餘半圓面積都一樣。

所以你取乙個點,落下兩個部分的概率都是1/2。接下來就是高中組合的問題了,

所以是2* (1/2)^ n

在乙個球內任取n個點,則這n個點落在同乙個半球內的概率是多少?

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