郭楚明
一、轉化為以線段長度或弧長為度量的幾何模型
例1 某公共汽車站每隔10分鐘有一輛汽車到達,乘客到達車站的時刻是任意的,求乘客候車時間不超過6分鐘的概率.
分析 將間隔10分鐘看作長度為10的線段[T1T2],乘客到達車站的時刻為線段[T1T2]上任意一點且到達每一點的可能性相等,則基本事件有無限多個,故這是幾何概型.
解 設上輛車于時刻[T1]到達,而下輛車于時刻[T2]到達,則線段[T1T2]的長度為10. 設[T]是線段[T1T2]上的點,且[TT2]的長為6,記“等車時間不超過6分鐘”為事件[A],則事件[A]發(fā)生即當點[t]落在線段[TT2]上.由[D=T1T2=10],[d=TT2=6],[∴P(A)=dD=610=35.]故乘客候車時間不超過6分鐘的概率為[35.]
點撥 將以實際為背景且事件發(fā)生與區(qū)域長度有關的問題轉化為對應線段(或弧線)長度的比求解.
二、轉化為以平面圖形面積為度量的幾何模型
例2 在邊長為2的正[ΔABC]內任取一點[P],則使點[P]到三個頂點的距離至少有一個小于1的概率是 .
分析 到[ΔABC]某一頂點距離小于1的區(qū)域為以該頂點為圓心,半徑為1的圓與[ΔABC]交出的扇形,由于該扇形內的點有無限多個,且每個點被取到的可能性相等,所以這是幾何概型問題.
解 以[A,B,C]為圓心,1為半徑作圓,與[ΔABC]交出扇形,當[P]落在三個扇形內時符合要求.
[∴p=3×(12×π3×12)34×22=36π].
點撥 將事件發(fā)生與區(qū)域面積有關的實際問題,轉化為平面圖形對應面積的比求解.
三、轉化為以二維平面區(qū)域面積為度量的幾何模型
例3 甲、乙兩艘輪船都要??客粋€泊位,它們可能在一晝夜的任意時刻到達.甲、乙兩船??坎次坏臅r間分別為4小時與2小時,求有一艘船??坎次粫r必須等待一段時間的概率.
分析 甲、乙兩船分別到達的時間設為[x,y],在坐標平面內,則滿足[0x24,0y24]的正方形中的任一點[(x,y)]就表示甲、乙兩船在一晝夜到達的時間. 即有一艘船停靠泊位時必須等待一段時間,須滿足[-2 解 甲比乙早到4小時內乙須等待,甲比乙晚到2小時內甲須等待。以[x]和[y]分別表示甲、乙兩船到達泊位的時間,則有一艘船??坎次粫r須等待一段時間的等價條件為[-2 [∴P(A)=242-12×222-12×202242=67288.] 故有一艘??坎次粫r必須等待一段時間的概率是[67288.] 點撥 將兩艘船分別到達的時間用[x],[y]表示,注意“必須等待”即指[-2 四、轉化為以空間圖形體積為度量的幾何模型 例4 一只小蜜峰在一個棱長為30的正方體玻璃容器內隨機飛行,若蜜峰在飛行過程中與正方體玻璃容器的6個表面中至少有一個的距離不大于10,則就有可能撞到玻璃上. 若始終保持與正方體玻璃容器的6個表面的距離均大于10,則飛行是安全的. 假設蜜蜂在正方體玻璃容器內飛行到每一位置的可能性相同,那么蜜蜂飛行是安全的概率是 . 分析 將蜜蜂看作點,則蜜蜂所處的位置是正方體內的立體空間,在這個空間內的點是無限的,因此這個問題也是幾何概型問題. 解 記“蜜蜂能夠安全飛行”為事件[A],則它位于與正方體玻璃容器6個表面的距離均大于10的區(qū)域飛行時是安全的,故[P(A)=103303=127]. 點評 對于與體積有關的幾何概型問題,關鍵要構造滿足條件的空間圖形,從而計算總空間的體積及事件發(fā)生空間的體積. 五、轉化為以角度為度量的幾何模型 例5 在[RtΔABC]中,[∠A=30°],過直角頂點[C]作射線[CM]交線段[AB]于[M],求使[|AM|>|AC|]的概率. 分析 因為過點[C]作射線是均勻的,因而把在[∠ACB]內作射線[CM]看作是等可能的,基本條件是射線[CM]落在[∠ACB]內任一處,使[|AM|>|AC|]的概率與[∠BCC]的大小有關,這符合幾何概型的條件. 解 設事件[D]為“作射線[CM],使[|AM|>|AC|]”,在[AB]上取點[C]使[|AC=|AC|], 因為[ΔACC]是等腰三角形, 所以[∠ACC=180°-30°2=75°,] [∴μA=90°-75°=15°],[μΩ=90°. ] [∴P(D)=15°90°=16]. 點評 要特別注意“過直角頂點[C]作射線[CM]交線段[AB]于[M]”這句話,由此確定測度是角度,不要與“在線段[AB]上任取一點[M],作射線[CM]”相混淆,這兩個問題的基本事件的形成條件是不同的. 1. 拉練行軍中,某人從甲地到乙地共走了500m,途中涉水橫穿過一條寬為[xm]的河流,該人不小心把一件物品遺落在途中,若物品遺落在河里則找不到,否則可以找到.已知找到該物品的概率為[45],則河寬為( ) A. 40m B. 50m C. 80m D. 100m 2. 某人向一圓內投鏢,如果他每次都投入圓內,那么他投中內接正方形區(qū)域的概率為 . 3.在區(qū)間[0,1]上任取兩個數(shù)[a,b],則函數(shù)[f(x)=x2+ax+b2]無零點的概率為( ) A. [12] B. [23] C. [34] D. [14] 4. 在棱長為2的正方體[ABCD-A1B1C1D1]中,點[O]為底面[ABCD]的中心,在正方體[ABCD-A1B1C1D1]內隨機取一點[P],則點[P]到點[O]的距離大于1的概率為 . 5. 在直角坐標系[xOy]內,射線[OT]與[x]軸正半軸構成[∠xOT=60°],任作一條射線[OA],求射線落在[∠xOT]內的概率為 . 1. D 2. [2π] 3. C 4. [1-π12] 5. [16]