数学题,求证伪
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  • 发布时间2024/5/9 20:09
  • 上次更新2024/5/9 21:52:27
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数学题,求证伪
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262620zzj楼主2024/5/9 20:09

问题:

圆上随机4个点,围成的四边形内包含圆心的概率多大?

先求不包含的概率。不包含等价于4个点都在某个直径的一侧。

显然4个点都在某一直径的下侧(把直径看成有向的,类似向量,钦定下侧,上侧认为是反向直径的下侧)的概率是1/16.

那么假设无穷多条直径中相邻的2条直径夹角为 θ\theta,利用

P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B)

)

4个点都在BD⌢\overset{\LARGE{\frown}}{BD}上的概率即为 P(A∩B)P(A\cap B) 计算可得则4个点至少在其中一条直径下侧的概率为

116+116−(π−θ2π)4\frac{1}{16}+\frac{1}{16}-(\frac{\pi-\theta}{2\pi})^4

更进一步,如果已知4个点至少在k条直径中的一条下侧的概率Pk,则

Pk+1=Pk+116−(π−θ2π)4P_{k+1}=P_k+\frac{1}{16}-(\frac{\pi-\theta}{2\pi})^4

我们只需要递推 πθ\frac{\pi}{\theta} 次即可包含所有直径的情况。发现除了第一条直径的1/16,每次增加的值相同。于是4点都在某一直径下侧概率为

116+lim⁡θ→0πθ(116−(π−θ2π)4)\frac{1}{16}+\lim_{\theta \to 0}\frac{\pi}{\theta}(\frac{1}{16}-(\frac{\pi-\theta}{2\pi})^4)

=116+lim⁡θ→0π4−(π−θ)416θπ3=\frac{1}{16}+\lim_{\theta \to 0}\frac{\pi^4-(\pi-\theta)^4}{16\theta \pi^3}

=116+lim⁡θ→0−θ4+4πθ3−6π2θ2+4π3θ16θπ3=\frac{1}{16}+\lim_{\theta \to 0}\frac{-\theta^4+4\pi\theta^3-6\pi^2\theta^2+4\pi^3\theta}{16\theta\pi^3}

=516=\frac{5}{16}

最终答案为1-5/16=11/16,但是正确答案好像是1/2.我错哪了?

2024/5/9 20:09
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