我曾遇到過(guò)這樣一題:
在半徑為1的圓內(nèi)任作一條弦,則弦的長(zhǎng)度超過(guò)該圓的內(nèi)接等邊三角形邊長(zhǎng)的概率是多少?
這顯然是一個(gè)幾何概率問(wèn)題,我的解法是這樣的:
分析與解
然而,本題的參考答案卻給出了完全不同的解法和結(jié)果:
法三 如圖3,圓內(nèi)弦的位置被弦的中點(diǎn)唯一確定.在圓內(nèi)作一同心圓,其半徑為大圓的一半.則當(dāng)弦的中點(diǎn)落在小圓內(nèi)時(shí),弦長(zhǎng)才能大于圓內(nèi)接正三角形的邊長(zhǎng),
并且參考答案中說(shuō),這是一個(gè)貝特朗問(wèn)題,答案并不唯一,
這令我疑惑不解!老師告訴我們,概率是隨機(jī)事件本身固有的屬性,不會(huì)隨著試驗(yàn)次數(shù)、計(jì)算方法等因素而有所改變,在這個(gè)問(wèn)題中,同一事件的概率,為何會(huì)因?yàn)橛?jì)算的角度不同而得到不同的答案呢?難道是概率本身出了問(wèn)題?
通過(guò)認(rèn)真思考和查閱資料,我終于發(fā)現(xiàn)不是概率出了問(wèn)題,而是“人”出了問(wèn)題.數(shù)學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科,問(wèn)題的求解方法可以有多種,但結(jié)果應(yīng)該一致,貝特朗問(wèn)題之所以會(huì)出現(xiàn)不同的答案,是因?yàn)槿藗冇^察隨機(jī)試驗(yàn)的基本結(jié)果的角度不同,同時(shí)對(duì)結(jié)果的等可能性假設(shè)也有不同的理解,
例如我的解法1中,當(dāng)弦的一端A固定后,我所認(rèn)為的等可能結(jié)果是:弦的另一端點(diǎn)P在圓弧上是等可能出現(xiàn)的.問(wèn)題轉(zhuǎn)化為點(diǎn)P落在圓周的某段弧上的概率問(wèn)題,結(jié)合解法3,如果也以弧的中點(diǎn)來(lái)考慮問(wèn)題:當(dāng)點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā)沿圓周運(yùn)動(dòng)一周時(shí),弦PA的中點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)以O(shè)A的中點(diǎn)為圓心,半徑為1/2的圓(如圖4,此處證明略).當(dāng)點(diǎn)P落人劣弧BC內(nèi)時(shí),對(duì)應(yīng)的中點(diǎn)M的軌跡為DE.而DE的度數(shù)為2π/3,所以所求的事件概率為
而不等于解法3中的結(jié)果1/4.
也就是說(shuō),同樣以弦的中點(diǎn)來(lái)考慮問(wèn)題,當(dāng)假定弦的一端固定時(shí),本題中隨機(jī)事件對(duì)應(yīng)的幾何量為一維的曲線長(zhǎng)度;而若不固定弦的端點(diǎn),在區(qū)域內(nèi)隨機(jī)作弦時(shí),事件所對(duì)應(yīng)的幾何量則為二維的圖形面積,并且所得的結(jié)果不同,看來(lái)并不是概率出了問(wèn)題,而是我們思考問(wèn)題的角度發(fā)生了變化,是我們的“假設(shè)”出了問(wèn)題.
(趙秋雨,山東省濟(jì)寧市第一中學(xué))