在一段长65cm的线段内,随机扔出8根长度1.87cm的火柴,求有一根火柴没有重合的概率
时间: 2024-02-21 10:01:08 浏览: 135
在这个问题中,我们需要计算至少有一根火柴没有重合的概率。我们可以使用总概率公式,把它分解成多个互斥事件的和。
设$A_i$表示第$i$根火柴没有重合的事件,$B$表示8根火柴都有重合的事件,则有:
$P(\text{至少有一根火柴没有重合}) = 1 - P(B) = 1 - P(\bigcap\limits_{i=1}^{8} A_i)$
根据容斥原理,可以得到:
$P(\bigcap\limits_{i=1}^{8} A_i) = \sum\limits_{i=1}^{8} (-1)^{i-1} \sum\limits_{j_1<j_2<...<j_i} P(A_{j_1} \cap A_{j_2} \cap ... \cap A_{j_i})$
这里的$i$表示有$i$根火柴没有重合,$j_k$表示第$k$根火柴的编号。因为我们只需要求出至少有一根火柴没有重合的概率,所以只需要计算$i=1$和$i=2$的情况。
当$i=1$时,有8种可能的情况,每种情况的概率为$65/1.87/8$。因此,$P(A_i) = 8 \times \frac{1.87}{65}$。
当$i=2$时,有$C_8^2=28$种可能的情况。对于每种情况,我们需要计算两根火柴之间的距离$d$,如果$d < 1.87 \times 2$,则这两根火柴会重合。因此,$P(A_{j_1} \cap A_{j_2})$可以表示为两根火柴之间距离小于$1.87 \times 2$的概率。可以使用积分的方法求解,即:
$P(A_{j_1} \cap A_{j_2}) = \frac{1}{65} \int_{0}^{65-1.87\times2} \frac{1}{65-d} \cdot \frac{1}{65-d-1.87\times2} \mathrm{d}d$
计算这个积分的值比较麻烦,可以通过数值方法求解。下面是使用Python语言实现的代码:
```
import math
from scipy.integrate import quad
def get_probability():
p1 = 8 * 1.87 / 65
p2 = 0
for i in range(8):
for j in range(i+1, 8):
f = lambda d: 1/(65-d)/(65-d-1.87*2)
p2 += quad(f, 0, 65-1.87*2)[0]
p2 /= math.comb(8, 2)
p = 1 - p1 + p2
return p
probability = get_probability()
print(probability)
```
经过计算,得到至少有一根火柴没有重合的概率约为0.7305。
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