Поверните устройство

Поверните устройство

Skip to main content

Теория: 07 Выбор точки из дуги окружности

Задание

На окружности с центром \(\displaystyle O\) отмечена точка \(\displaystyle A{\small.}\) Случайным образом на этой окружности выбирают точку \(\displaystyle X{\small.}\) 

Найдите вероятность того, что величина угла \(\displaystyle AOX\) удовлетворяет условию 

\(\displaystyle 30^\circ \leqslant \angle AOX \leqslant 80^\circ{\small.}\)

\frac{5}{18}
Решение

Формула геометрической вероятности для дуги окружности.

\(\displaystyle \color{darkviolet}1\small.\)Изобразим окружность с центром \(\displaystyle O{\small}\) и точку \(\displaystyle A\) на ней, проведём диаметр \(\displaystyle AB{\small.}\)

 


\(\displaystyle \color{darkviolet}2\small.\)Выясним, где на окружности может находиться точка \(\displaystyle X{\small,}\) чтобы выполнялось неравенство

\(\displaystyle 30^\circ \leqslant \angle AOX \leqslant 80^\circ{\small.}\)

На окружности:

  • отметим точку \(\displaystyle K{\small}\) против часовой стрелки от точки \(\displaystyle A\) так, что \(\displaystyle \angle AOK=30^\circ{\small;}\)
  • отметим точку \(\displaystyle L{\small}\) против часовой стрелки от точки \(\displaystyle A\) так, что \(\displaystyle \angle AOL=80^\circ{\small;}\)
  • отметим точку \(\displaystyle M{\small}\) по часовой стрелке от точки \(\displaystyle A\) так, что \(\displaystyle \angle AOM=30^\circ{\small;}\)
  • отметим точку \(\displaystyle N{\small}\) по часовой стрелке от точки \(\displaystyle A\) так, что \(\displaystyle \angle AON=80^\circ{\small.}\)

 

 

Искомое положение точки \(\displaystyle X\) –  меньшая дуга \(\displaystyle KL{\small}\) или меньшая дуга \(\displaystyle MN{\small.}\)

\(\displaystyle \color{darkviolet}3\small.\)Найдём вероятность того, что случайная точка \(\displaystyle X\) окружности принадлежит меньшей дуге \(\displaystyle KL{\small}\) или меньшей дуге \(\displaystyle MN{\small.}\)

Рассмотрим события:

  • \(\displaystyle A_1\)– случайная точка \(\displaystyle X\) окружности принадлежит меньшей дуге \(\displaystyle KL{\small,}\)
  • \(\displaystyle A_2\)– случайная точка \(\displaystyle X\) окружности принадлежит меньшей дуге \(\displaystyle MN{\small.}\)


Событие \(\displaystyle “\!\)случайная точка \(\displaystyle X\) окружности принадлежит меньшей дуге \(\displaystyle KL{\small}\) или меньшей дуге \(\displaystyle MN\,"{\small}\) равно объединению событий \(\displaystyle A_1\) и \(\displaystyle A_2{\small.}\)

Поскольку события \(\displaystyle A_1\) и \(\displaystyle A_2\) несовместны, то

\(\displaystyle P(A_1 \cup A_2)=P(A_1) + P(A_2){\small.}\)

Найдём вероятности \(\displaystyle P(A_1)\) и \(\displaystyle P(A_2){\small}\)

\(\displaystyle P(A_1)=P(X\in \overset{ \,\,\,\smile }{KL})=\frac{\small{{градусная\,\, мера\,\,дуги}}{\,\,KL}}{\small{градусная\,\, мера\,\,окружности}}=\frac{50^\circ}{360^\circ}=\frac{5}{36}{\small.}\)

\(\displaystyle P(A_2)=P(X\in \overset{ \,\,\,\smile }{MN})=\frac{\small{{градусная\,\, мера\,\,дуги}}{\,\,MN}}{\small{градусная\,\, мера\,\,окружности}}=\frac{50^\circ}{360^\circ}=\frac{5}{36}{\small.}\)

Тогда искомая вероятность равна

\(\displaystyle P(A_1 \cup A_2)=P(A_1) + P(A_2)=\frac{5}{36}+\frac{5}{36}=\frac{10}{36}=\frac{5}{18}{\small.}\)

 

Ответ: \(\displaystyle \frac{5}{18}{\small.}\)

 

Замечание / комментарий

Представить себе изменение величины угла \(\displaystyle AOX{\small}\) при движении точки \(\displaystyle X{\small}\) по окружности проще, глядя на анимацию этого процесса: