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?

時間 2021-05-29 23:32:11

1樓:安安小小姐姐

四個點,都是隨機的,可以數數。

2樓:武辰

前些天有人以500元懸賞此題,我給出了答案。後來懸賞人表示此題在上世紀已有解答,於是作廢懸賞。

當時的題目是:n隻鳥隨機出現在球內,求這些鳥出現在同乙個半球的概率。

武辰:一道機器學習崗位面試題:求圓上任取三個點組成銳角三角形的概率

下面是我當時給的解答。

第一步:定義乙隻鳥a的領地:作點a關於球心的對稱點a',然後連線a和a',作aa'的中垂面。這個中垂面會把球分為兩個半球,a所在的半球定義為a的領地。

第二步:由於對稱性,對每個鳥都作出關於球心的對稱點。這樣一共有2n個點。

這樣,問題從「在球內隨機取n個點」轉為:在2n個點中取n個點,其中對於每個鳥和它的對稱點,只能選乙個出來。這樣一共有種選法。

這一步的轉換的確不是那麼好理解,可以先往下看。

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個鳥在同一半球,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個鳥的領地有公共交集?

為了便於理解,我們可以從二維的情況入手。在二維中,我們同樣可以定義乙個鴨子(2023年8月26日註:乙個鴨子即乙個點,這牽扯到另一道題,我後面會提到)的領地,即作鴨子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」。

我們昨天懸賞的題目是四個鴨子(2023年8月26日註:四個鴨子的題是指:圓內隨機出現四個鴨子,那麼四個鴨子位於用乙個半圓的概率是多少?

答案是0.5),那麼四個鴨子分別對應著四個領地和四條「領土分割線」。經過簡單的列舉,我們發現,四條領土分割線把圓分為了8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。

因此,回到三維的情況。我們同樣定義鳥的「領土分割線」,這個領土分割線就是中垂面與球的交線,也就是那個圓。n個鳥的領地中,一共有多少個不同的交集呢?

這等價於n條領土分割線把球面分割成多少個部分。這個可以直接套結論,或者數學歸納法,求得是 個部分。(你可以簡單地驗證下這個結論。

n=1時,乙個圓把球面分為兩部分;n=2時,兩個圓把球面分為4部分。)

第五步:在種選法中,一共有 種選法是存在交集的。因此概率是 。

(2023年8月28日註:有很多朋友反映n=3時,這個概率為1。這是沒毛病的,因為任何三個點肯定在同乙個半球。正如圓內任何兩個點肯定在同乙個半圓。)

乙個經過了降維打擊的類似的題目:

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?

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?

3樓:十一太保念技校

這個問題相當於給定乙個oriented matroid,有多少種reorientation的方法使得OM acyclic。容易想到,對於每個tope,都可以reorient把tope變成 。那麼有多少個tope就有多少種reorientation的方法。

所以答案就是

4樓:Cc jiaowo

上面涉及了球面上n個大圓對球面的分割數f(n)=n^2-n+2,可以想象球面上任意兩個大圓都相交於兩點。數學歸納法n=1時顯然,設n=k時成立,當n=k+1時,正常情況下第k+1個圓與前k個圓有2k個交點,這2k個交點產生2k段弧使球面上增加2k個新小塊,於是f(k+1)=f(k)+2k=k^2-k+2+2k=(k+1)^2-(k+1)+2。上面的解法說實話蠻難想象的,需要體會一下。

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?

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...

n維空間內有n 1個點,是否存在乙個點P,使得P到這些點的距離相等?

謎之槍兵X 如果這些點任意三點不共線,任意四點不共面,以此類推,那麼總存在這樣的唯一乙個外心。否則,外心要麼不存在,要麼有無窮多個。任意兩點的中垂面不難用點法式列出,n 1 個點列出n個方程再聯立即可求出。具體求解晚些再寫。以下用粗斜體小寫字母 如 表示向量,用粗斜體大寫字母 如 表示矩陣,用斜體小...

圓周上乙個點轉動 n 個弧度(n 為一切自然數),就得到圓周上許多點,試求得到的點集的所有極限點?

已登出 不確定我是不是理解了題意 考慮 r 為乙個無理數,證明存在 pq 整數使得 p qr 足夠接近0 如果並不足夠接近0,那麼存在 a br 正數上最小和 c dr 負數上最大,相加後證偽了考慮 x 證明存在 p qr x 足夠接近0如果不存在,那麼存在 P qr x 在正數上極小大於 m 負數...