сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

В квад­ра­те ABCD со сто­ро­ной че­ты­ре рас­по­ло­же­на точка O, от­сто­я­щая от сто­рон AD и CD на рас­сто­я­ние еди­ни­цы. Через точку О со­вер­шен­но слу­чай­но про­ве­де­на пря­мая L, раз­де­ля­ю­щая квад­рат на две части. Найти ве­ро­ят­ность того, что одна из ча­стей будет иметь пло­щадь, не пре­вос­хо­дя­щую 3.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Обо­зна­че­ния: Слу­чай­ная ве­ли­чи­на  альфа   — угол на­кло­на пря­мой L к сто­ро­не AD  — рас­пре­де­ле­на рав­но­мер­но на  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

1. Слу­чай  альфа при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 0 ; арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , рис. 1 (тра­пе­ция). Вы­чис­ле­ние пло­ща­ди тра­пе­ции AMQD:

 A M= левая круг­лая скоб­ка \ctg альфа минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка тан­генс альфа =1 минус 3 тан­генс альфа , \quad D Q=1 плюс тан­генс альфа \Rightarrow S_A M Q D=4 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: A M плюс D Q, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус тан­генс альфа пра­вая круг­лая скоб­ка .

2. Слу­чай  альфа при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; арк­тан­генс 3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , рис. 2 (тре­уголь­ник). Вы­чис­ле­ние пло­ща­ди тре­уголь­ни­ка MQD:

 M D=1 плюс \ctg альфа , \quad Q D=M D умно­жить на тан­генс альфа \Rightarrow S_M Q D= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби M D умно­жить на Q D= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка 1 плюс \ctg альфа пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 1 плюс тан­генс альфа пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

3. Слу­чай a при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка арк­тан­генс 3; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , рис. 3 (тра­пе­ция). По сим­мет­рии с пер­вым слу­ча­ем,  S_MQCD =4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус \ctg альфа пра­вая круг­лая скоб­ка .

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

4. Слу­чай  альфа при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка (тра­пе­ция) при­во­дит к такой же фор­му­ле S_MQCD=4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус \ctg альфа пра­вая круг­лая скоб­ка .

5. Слу­чай  альфа при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ; Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка (тра­пе­ция) при­во­дит к фор­му­ле ана­ло­гич­ной пер­во­му слу­чаю для пло­ща­ди мень­шей части раз­ре­зан­но­го квад­ра­та S_AQMD=4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус тан­генс альфа пра­вая круг­лая скоб­ка . За­ме­на t= тан­генс альфа , t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка поз­во­ля­ет объ­еди­нить слу­чаи 1−5 и пред­ста­вить за­ви­си­мость пло­ща­ди мень­шей части квад­ра­та от t:

 S_\min левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 4 минус t пра­вая круг­лая скоб­ка , t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ; дробь: чис­ли­тель: 4 левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: t конец дроби , t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 3; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка ; дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 t конец дроби , t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; 3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . конец си­сте­мы

На ри­сун­ке изоб­ра­жен гра­фик функ­ции S_\min левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка :

Зна­че­ние пло­ща­ди S боль­ше или равно 2 для всех t  — ми­ни­мум до­сти­га­ет­ся при t=1,  альфа = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . Зна­че­ния S мень­ше или равно 3 до­сти­га­ют­ся для t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка t_1; t_2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , где t_1 и t_2 яв­ля­ют­ся ре­ше­ни­я­ми урав­не­ний:

4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус t пра­вая круг­лая скоб­ка =3 \Rightarrow t_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , \quad дробь: чис­ли­тель: 4 левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: t конец дроби =3 \Rightarrow t_2=4

ис­ко­мо­го со­бы­тия равна от­но­ше­нию длины этого от­рез­ка к длине от­рез­ка  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , то есть

 P левая круг­лая скоб­ка A пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: арк­тан­генс 4 минус арк­тан­генс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: Пи конец дроби .

 

Ответ: P левая круг­лая скоб­ка A пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: арк­тан­генс 4 минус арк­тан­генс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: Пи конец дроби = дробь: чис­ли­тель: арк­тан­генс 4 минус \arcctg левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: Пи конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 арк­тан­генс 4, зна­ме­на­тель: Пи конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .