浦丰投针问题的另一巧妙解法

浦丰投针问题可以根据条件概率进行计算,涉及到积分运算。在[1]的第1.1节中给出了另一种巧妙的解法,不仅使计算量大为减少,而且更加体现几何概率的思想。

令针长为L,平面上等间距相互平行垂直相交的平行线间距为D,且L<D。令X1为随机投掷到平面上长为L1的针与平行线相交的次数,当L1<D时,则X1只可取0或1(即要么不相交,要么相交)。

令pn表示针恰好与n根平行线相交的概率,且令E(X1)表示随机变量X1的期望值,则有:


对于L1<D的情形,有:
$$!E(X_1)=0{p_0}+[......]

阅读全文 »

贝特朗悖论(Bertrand's Paradox)

贝特朗悖论:在一给定圆内所有的弦中任选一条弦,求该弦的长度长于圆的内接正三角形边长的概率。

至少有三种方法可以在一个圆上随机选择一条弦,如下:
Bertrand's Paradox
解法一:如左图,由于对称性,可预先固定弦的一端。仅当弦与过此端点的切线的交角在60°~120°之间,其长才合乎要求。所有方向是等可能的,则所求概率为1/3。此时假定端点在圆周上均匀分布。
解法二:如中图,由于对称性,可预先指定弦的方向。作垂直于此方向的直径,只有交直径于1/4点与3/4点间的弦,其长才大于内接正三角形边长。所有交点是等可能的,则所求概率为1/2。此时假定弦的中心在直径上均匀分布。
解法三:如右图,弦被其中点位置唯一确定。只有[......]

阅读全文 »

浦丰投针问题(Buffon’s Needle Problem)

浦丰投针问题(Buffon’s Needle Problem)是几何概率的经典问题之一,由George-Louis Leclerc和Comte de Buffon于1777年提出——平面上画有等距离为D(D>0)的无限多条平行线,向此平面投掷一根长度为L(L≤D)的针,则该针与任一平行线相交的概率Pcut为:


重复进行投掷的试验,记下试验总次数Nd和针与平行线相交的次数Nc,则利用以上公式可以近似求得圆周率π:
$$!\pi =\frac{2L}{{{P}_{cut}}D}\approx \frac{2L}{({{N}[......]

阅读全文 »