问题:1条1米长的绳子剪两刀,得到的3段绳子拉直,能拼成三角形的概率是多少?

分析:能构成三角形的条件:最长的一段必须<0.5米

疑问:两刀怎么剪?我想这有两个方案:一条绳子放在你面前,第1个方案是两刀完全随机,即第二刀可以在第一刀的左边或右边,第2个方案是必须从左往右剪两刀(从右往左的概率肯定一致,因此归为一类讨论)。那么这两种方案的概率一样吗?

让我们先来分析第1个方案吧!

为了让这个问题不太抽象,我们来画个示意图:

关于折绳子的数学题(数学概率一米的绳子剪两刀)(1)

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假设第1剪在左半侧(0~0.5m),剪出来第一段长度为A。那么第2剪裁出来的B和C均小于0.5方可满足条件。为保证C会小于0.5m,第2剪必须在中线右侧。为保证B小于0.5,第2剪和中线的最大距离是A。下面来个具体的数值示例:

关于折绳子的数学题(数学概率一米的绳子剪两刀)(2)

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很明显,如果第1剪距离0m长度为A,那么第2剪可取的范围就是A,这个A就是概率。显然,如果第1剪接近于0m,那么第2剪可取的范围也是接近于0;如果第1剪接近于0.5m(中线),那么第2剪可续的范围也是接近于0.5。综合下来这个概率就是0.25。

如果第1剪在右半侧呢?其实右半侧的情况就等于上图从背后看,一样的。因此我们得到第1个方案的最终答案是25%。

现在来分析第2个方案。

从左到右命名第1段为A、第2段为B、第3段为C。

先截A,必须使A<0.5米,概率是0.5,我们记下这个数。

现在问题转化为:一根绳子长度为x(0.5<x<1),随机剪一刀分成A、B两段,两段均小于0.5的概率是多少?

再截取B,须满足B<0.5,且C<0.5(C=x-B<0.5, 即x-0.5<B),方可构成三角形。

综合得:x-0.5<B<0.5,因此B长度取值范围是1-x。

即对于剩下长度x(0.5<x<1)的绳子,满足条件的概率是(1-x)/x=1/x-1。

下面求概率:

关于折绳子的数学题(数学概率一米的绳子剪两刀)(3)

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终于得到了最终的概率:0.5Px≈19.3%

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可能有的朋友看不懂上面的计算,那我们来验证一下吧!

用EXCEL生成10万组随机数据,统计一下概率:

关于折绳子的数学题(数学概率一米的绳子剪两刀)(4)

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关于折绳子的数学题(数学概率一米的绳子剪两刀)(5)

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很明显,EXCEL的数据证实了我们的计算结果。

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