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一切三段成三角形

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一切三段成三角形

一切三段成三角形

听到一个题目,还挺有意思,所以记录一下。

问:一个绳子长a,任意剪两刀变成三段后,可以组成一个三角形的概率是多少?

分析一下题目,一段长度固定的绳子,切割为三段,则:
1. 任意一段绳子的长度大于0小于a
2. 任意两段绳子的长度大于0小于a

而三段绳子可以组成一个三角形,而三角形中两边之和大于第三边,所以意味着:
1.任意一段的长度小于a/2
2.任意两段的长度和大于a/2.

现在设其中两段的长度分别为 x, y,画出一个直角坐标系,如下图所示。

同时连接(0, a), (a, 0)两点,则切割绳子后其中两段的长度的所有可取的值对应由(0, 0),(a, 0), (0, a)组成的三角形区域。
简单证明如下:对于任意一点B,我们做其对y轴的垂线,相交与点P,而点B位于(a, 0) (0, a)的连线时,对应∠PAB=45o∠PAB=45o,此时
PB=PA⇒PB+PO=PA+PO=aPB=PA⇒PB+PO=PA+PO=a,而当P位于连线外侧,则∠PAB>45o∠PAB>45o,对应PO+PB>PO+PA=aPO+PB>PO+PA=a,不满足约束。而ΔAOCΔAOC 的面积为 a2/2a2/2.

而对于能组成三角形时,首先任意一条长度小于a/2a/2,对应(0, a/2),(a/2,a/2)连线与(a/2,0)(a/2,a/2)连线围城的矩形区域,而任意两边之和大于a/2a/2,利用之前的方法可以证明是(0,a/2)(a/2, 0)连线右侧区域,两者的交即图中绿色三角形区域,其面积为(a/2)2/2=a2/8(a/2)2/2=a2/8

所以最后结论是组成三角形的概率为两个面积之比:

pro=a2/8a2/2=1/4pro=a2/8a2/2=1/4

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