提要:本文针对越位妹妹提出的(不知从哪里找来的)“火柴棍砍三节成三角形之概率”这个问题,在两种情况下给出解答。
定理一:如果是随机地对火柴棍砍两刀,得到的三节能构成三角形的概率为1/4.
定理二:如果先随机砍一刀,然后选取长的一根再砍一刀,得到的三节能构成三角形的概率为2ln2-1.
在我们开始证明我们的定理前,请严肃注意,定理一和定理二是不一样的!可以如下理解:第一种情况是什么呢?就是说先砍一刀,然后“随机”地抓起一根再砍一刀。而第二种情况是什么呢?就是砍了第一刀以后,比较一下,选择长的一根再砍,这显然是一个条件概率的问题。和第一种情况是不一样滴!
定理一证明:由于不能画图,请读者拿一张纸和一支笔,跟着本崽儿画图啦!
在纸上画一个等边三角形(注意!等边),使得等边三角形的高等于等于火柴棍的长度=1。在三角形内部选取一点,我们叫这点为P,从P往等边三角形的三条边分别做垂直线,得到三个交点P1,P2,P3。我们可以知道如下结论:
PP1+PP2+PP3=等边三角形的高,也就是火柴棍的长度。 (对于这个结论大家不要怀疑啦!在此就不给出证明了。)
所以说,我们砍下来的三节火柴棍,就可以看成PP1,PP2,PP3。
好了,现在回到原来的等边三角形,在每条边取中点,然后把三个中点连接起来,我们现在得到什么了呢?
我们得到了四个完全一样的小等边三角形----上边一个,下边三个,每个等边三角形的高是多少呢?当然是1/2啦!
好,我们现在宣布一个关键的结论:
只有当P点落到最中心的小等边三角形的时候,PP1,PP2,PP3才可能构成一个三角形。
为什么呢? 很显然啦,只要P点落到其他三个小等边三角形的时候,必然会造成PP1,PP2,PP3中的一条长度大于小等边三角形的高=1/2,从而不能构成三角形。
好了,现在结论就显然了,P点落到中间那个小等边三角形的概率是多少呢?当然是1/4。
打完收工。定理一证毕。
定理二的证明要复杂一些,大家先理解定理一的证明,待会儿大家再跟着崽儿画图证明定理。
|