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截木棍、圆上取点、赛马、红蓝墨水,测试毒药

截木棍、圆上取点、赛马、红蓝墨水,测试毒药

作者: 顾子豪 | 来源:发表于2020-11-17 11:58 被阅读0次

1.将一根木棒截成三段,问能够组成三角形的概率;

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设线段长度为a,任意分成三段长分别为x,y和a-x-y,显然有x>0,y>0,a-x-y>0,将这三个约束条件画到(x,y)二维平面坐标系上,这三条直线围成了一个直角三角形即为可行域(图1)。

而这三段长能构成三角形的条件是:任意两边之和大于第三边,也就是下面三个不等式得同时成立:
x + y > a - x - y (x + y > a/2)
x + a - x - y > y (y < a/2)
y + a - x - y > x (x < a/2)

我们把上面三个不等式也画在平面直角坐标系中,可以看到可行域为图2中绿色的小三角形,其面积为:(1/8)a^2 ,占整个三角形的1/4。

故此三段能构成三角形的概率为1/4。

2.在圆上任取三点,问能够组成锐角、直角、钝角三角形的概率;

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圆周上任意取三点组成直角三角形的概率为0!
不失一般性,我们在一个单位圆上做分割,下图中两点之间的弧长用对应的字母表示:

这时,根据圆周角与所夹弧长的关系可以把该问题转化为几何概型:

三角形为锐角三角形的充要条件是三条弧长都小于π;
三角形为直角三角形的充要条件是三条弧长只有一条等于π;
三角形为钝角三角形的充要条件是三条弧长只有一条大于π。
将几何概型表现在坐标轴上:

其中,ΔAOB的所围成区域的点集表示了全概率空间,S3 表示组成锐角三角形的事件,根据面积比可以得到概率为; 而三条红线在ΔAOB中所截断线段的长度代表组成直角三角形的事件,其概率为0;S1+S2+S44
表示组成钝角三角形的事件,其概率为3/4.

3.共有25匹马,找出最快的3匹,只有5个赛道,每次比赛只能得到5匹马的速度排序,最少需要多少次比赛;

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4 有两瓶红蓝墨水,体积一样,现在从红墨水中舀一勺加入蓝墨水中,搅拌均匀后,在从蓝墨水中舀一勺加到红墨水中,试问这两瓶墨水哪瓶纯度更高。
答案:纯度一样高。

5 已知32瓶药水中含有一瓶毒药,小白鼠喝了之后1小时内会出现中毒现象,先用若干小白鼠试药,问一小时内最少需要多少只小白鼠才能试出哪瓶有毒?
思想就是将药进行编号,并转化成二进制序列,每只老鼠代表其中的一位,根据该位的值,来表明老鼠是否喝了该瓶药。以该题为例,首先对药进行编号,从1开始直到31,第32瓶不需要测,如果喝了其中的31瓶,没有老鼠死亡,那肯定是这瓶没试的药有毒;比如当药的编号为11时,其对应的二进制序列1011,从右边数起,第一位为1,表明第一只老鼠喝了这瓶药,第二位为0,表明第二只老鼠没有喝这瓶药,其他以此类推。当第1、2、4三只老鼠死亡时,就知道编号为11的药有毒。当要测31瓶药时,则需要5位二进制,因为五位二进制正好可以表示00001,00010,…,11111,对应十进制即时1至31。
6 有n个座位,乘客排队上车,对号入座,假定第一个乘客的车票不慎丢失,该乘客任选一个座位坐下,后面的乘客持票上车,如果自己的座位空着,则坐在自己座位上,否则任选一个座位坐下。计算最后一个乘客能做到自己位置的概率。
第一个乘客选每一个位置的概率都是1 n \frac{1}{n}
n
1

,假如第一个乘客做到了第i个位置,那么第二个乘客到第(i-1)个乘客都能做到自己的座位上,这时变成了从(n-i+1)个乘客的选座问题,因此,这题可以考虑用动态规划求解。
P(n)=\frac{1}{n} *(p(n-1)+p(n-2)+\ldots+p(1))
根据p ( 1 ) = 1 , p ( 2 ) = 1/2 ,进行递推求解,可以求出当n > 1 时,p ( n ) = 1/2

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