73楼、76楼分析正确!可以在此基础上推出定积分公式。
我们可以将原题改为互补问题,求弦长度不超过圆内接等边三角形的边长的概率。
参看下图:在圆内随机任取一点P,P点离圆心O的距离为x。可知,当x<1/2时,围绕P点所作的弦,其长度都大于圆内接等边三角形的边长。我们取r=0.5为半径作一小圆。要使弦长度不超过圆内接等边三角形的边长,P点只能取在小圆之外。
过P点作过小圆的切线PA(另一边切线PB)。设角θ=∠OPA。则有sinθ=r/x,可知θ=arcsin(r/x) 。
在过P点所作的弦之中,只有处于角∠APC之内的弦(C为BP延长线上的点),其弦长才符合要求。故过P点所作的所有弦之中,符合要求的弦的比例为(π/2-θ)/(π/2)=1-2arcsin(r/x)/π。
以OP为半径(=x)作一圆。将x增加一个微小增量dx,以x+dx为半径再作一圆。这样我们就画出了一个圆环(图中涂色部分)。在此圆环内所有的点,其所作弦的长度不超过圆内接等边三角形的边长的概率均为:1-2arcsin(r/x)/π。圆环的面积为:2πx*dx。那么,在此圆环内取点,弦长符合要求与整个圆面积相比的概率为:2πx(1-2arcsin(r/x)/π)dx/(πR^2)=2x(1-2arcsin(r/x)/π)dx。
将2x(1-2arcsin(r/x)/π)dx对x在区间(1/2,1)上作定积分:
∫2x(1-2arcsin(r/x)/π)dx (x下限0.5,上限1.式中r=1/2)
非常抱歉!本人不会作这个定积分。吧内哪位高手能作一下,看看结果是否等于1-6π分之(3倍根号3加2π)=2/3-2π分之根号3 ?
我是将积分计算转换成面积计算而取得结果的。下次再讲我的转换过程。