Геометрическая вероятность
[18/100%]Выберите две точки и независимо и случайным образом на окружности круга с центром и единичным радиусом. Пусть — длина перпендикуляра из к прямой , а — угол, который образует с горизонталью. Покажите, что имеет совместную плотность
Пусть и — непересекающиеся выпуклые фигуры с границами длины , как показано на рисунке ниже. Пусть — длина границы выпуклой оболочки и , включающей их внешние касательные, а — длина пересекающей кривой, использующей внутренние касательные для охвата и . Покажите, что вероятность того, что случайная прямая, пересекающая , также пересекает , равна . (См. пример (4.13.2) для объяснения термина «случайная прямая».) Как это изменится, если и не являются непересекающимися?
Окружности — это фигуры и . Заштрихованные области обозначены и , и есть сумма длин периметров и .
Пусть и — выпуклые фигуры такие, что . Покажите, что вероятность того, что две независимые случайные прямые и , пересекающие , встречаются внутри , равна , где — площадь , а — длина границы . (См. пример (4.13.2) для объяснения термина «случайная прямая».)
Пусть — расстояние между двумя точками, выбранными независимо и случайным образом в круге радиуса . Покажите, что , и .
Выберите две точки и независимо и случайным образом в шаре с центром . Покажите, что вероятность того, что угол тупой, равна . Сравните это с соответствующим результатом для двух точек, выбранных случайным образом в круге.
Треугольник образован точками и точкой P, выбранной случайным образом в множестве с центром тяжести G. Покажите, что .
Точка зафиксирована на стороне треугольника . Две точки и выбираются независимо и случайным образом в и соответственно. Покажите, что , где и — центры тяжести и .
Из множества всех треугольников, подобных треугольнику , одинаково с ним ориентированных и находящихся внутри , один выбирается равномерно случайным образом. Покажите, что его средняя площадь равна .
Две точки и выбираются независимо и случайным образом на интервале . Варьируя , покажите, что удовлетворяет
и, следовательно, найдите . Пусть , и покажите, что удовлетворяет
Отсюда найдите .
Прямые независимо и случайным образом наносятся на плоскость, разбивая её на многоугольники. Покажите, что среднее число сторон этого множества многоугольников равно 4. [Указание: рассмотрите случайных больших окружностей на сфере радиуса ; затем устремите и к бесконечности.]
Точка выбирается случайным образом в треугольнике . Прямые , продолженные, пересекают , , соответственно в точках . Покажите, что .
Если четыре точки выбираются независимо и случайным образом внутри треугольника , покажите, что вероятность того, что ни одна из них не лежит внутри треугольника, образованного тремя другими, равна .
Если три точки выбираются независимо и случайным образом в круге радиуса , покажите, что . [Вам может пригодиться то, что .]
Две точки и выбираются независимо и случайным образом внутри круга . Покажите, что вероятность того, что окружность с центром и радиусом лежит внутри , равна .
Две точки и выбираются независимо и случайным образом внутри шара . Покажите, что вероятность того, что сфера с центром и радиусом лежит внутри , равна .
Выберите две точки независимо и равномерно случайным образом на поверхности сферы в радиуса 1. Покажите, что плотность евклидова расстояния между ними равна для .
Две точки выбираются независимо и равномерно случайным образом на периметре (включая диаметр) полукруга единичного радиуса. Какова вероятность события , состоящего в том, что ровно одна из них лежит на диаметре, и события , состоящего в том, что ни одна из них не лежит на диаметре?
Пусть — площадь треугольника, образованного двумя точками и серединой диаметра. Покажите, что , и . Отсюда или иным способом покажите, что .
Решение Стивенса задачи Джеффриса о велосипедном колесе. После проезда по участку дороги, усыпанному кнопками, велосипедист неоднократно осматривает переднее колесо, чтобы проверить, не попала ли в шину кнопка. Один осмотр колеса охватывает долю шины. После независимых таких осмотров, каждый из которых равномерно расположен на колесе, покажите, что вероятность того, что была осмотрена вся шина, равна , где ряд обрывается на члене с , где — целая часть числа .