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几何概型是一种重要的概率模型,在近几年的高考试题中均有出现。解决几何概型问题首先要明确几何概型的定义,掌握几何概型当中事件的概率公式,其次要学会构造随机事件对应的几何图形,利用图形的几何度量来求随机事件的概率。下面举例说明几何概型在高考中的考查。
一、与长度有关的几何概型
例1、[2012年辽宁卷]在长为12cm的线段AB上任取一点C. 现作一矩形,邻边长分别等于线段AC,CB的长,则该矩形面积大于20cm2的概率为
(A) (B)(C)(D)
【答案】C
【解析】设线段AC的长为 cm,则线段CB的长为( )cm,那么矩形的面积为 cm2,
由 ,解得 。又 ,所以该矩形面积小于32cm2的概率为 ,故选C
【点评】本题主要考查函数模型的应用、不等式的解法、几何概型中长度的计算,以及分析问题的能力,属于中档题。
二、与面积有关的几何概型
例2、[2012·湖北卷] 如图,在圆心角为直角的扇形OAB中,分别以OA,OB为直径作两个半圆,在扇形OAB内随机取一点,则此点取自阴影部分的概率是()
A. 12-1πB. 1π C.1-2πD. 2π
[解析] 如图所示,不妨设扇形的半径为2a,记两块白色区域的面积分别为S1,S2,两块阴影部分的面积分别为S3,S4,则S1+S2+S3+S4= =14π(2a)2=πa2①,
而S1+S3与S2+S3的和恰好为一个半径为a的圆的面积,即S1+S3+S2+S3=πa2②.
由①-②得S3=S4;
又由图可知S3= + =12πa2-a2,
所以 =πa2-2a2.
故由几何概型概率公式可得,所求概率P= = =1- .故选C.
例3.[2012·北京卷] 设不等式组 表示的平面区域为D.在区域D内随机取一个点,则此点到坐标原点的距离大于2的概率是()
A. π4 B. π-22C. π6 D. 4-π4
[解析] 本题考查了线性规划、圆的概念、圆的面积公式以及几何概型公式等基础知识.
如图所示, 故选D.
三、与体积有关的几何概型
例4、[2011长沙模拟]在棱长为2的正方体 中,点 为底面 的中心,在正方体 内随机取一点 ,则点 到点 的距离大于1的概率为。
解析:点 到点 的距离大于1的点位于以 为球心、以1为半径的半球外。记点 到点 的距离大于1为事件A,则:
四、与角度有关的几何概型
例5、在 中, ,过直角顶点 作射线CM交线段AB于M,求使得 的概率。
解:如图:设事件D为“作射线CM,
使得 ”,在AB上取点 使 ,
因为 是等腰三角形,
所以 ,所以
【点评】由于CM落在 内的任意位置是等可能的,若以长度为“测度”,就是错误的,因为M在AB上的落点不是等可能的。此题学生最容易当成长度概率。
一、与长度有关的几何概型
例1、[2012年辽宁卷]在长为12cm的线段AB上任取一点C. 现作一矩形,邻边长分别等于线段AC,CB的长,则该矩形面积大于20cm2的概率为
(A) (B)(C)(D)
【答案】C
【解析】设线段AC的长为 cm,则线段CB的长为( )cm,那么矩形的面积为 cm2,
由 ,解得 。又 ,所以该矩形面积小于32cm2的概率为 ,故选C
【点评】本题主要考查函数模型的应用、不等式的解法、几何概型中长度的计算,以及分析问题的能力,属于中档题。
二、与面积有关的几何概型
例2、[2012·湖北卷] 如图,在圆心角为直角的扇形OAB中,分别以OA,OB为直径作两个半圆,在扇形OAB内随机取一点,则此点取自阴影部分的概率是()
A. 12-1πB. 1π C.1-2πD. 2π
[解析] 如图所示,不妨设扇形的半径为2a,记两块白色区域的面积分别为S1,S2,两块阴影部分的面积分别为S3,S4,则S1+S2+S3+S4= =14π(2a)2=πa2①,
而S1+S3与S2+S3的和恰好为一个半径为a的圆的面积,即S1+S3+S2+S3=πa2②.
由①-②得S3=S4;
又由图可知S3= + =12πa2-a2,
所以 =πa2-2a2.
故由几何概型概率公式可得,所求概率P= = =1- .故选C.
例3.[2012·北京卷] 设不等式组 表示的平面区域为D.在区域D内随机取一个点,则此点到坐标原点的距离大于2的概率是()
A. π4 B. π-22C. π6 D. 4-π4
[解析] 本题考查了线性规划、圆的概念、圆的面积公式以及几何概型公式等基础知识.
如图所示, 故选D.
三、与体积有关的几何概型
例4、[2011长沙模拟]在棱长为2的正方体 中,点 为底面 的中心,在正方体 内随机取一点 ,则点 到点 的距离大于1的概率为。
解析:点 到点 的距离大于1的点位于以 为球心、以1为半径的半球外。记点 到点 的距离大于1为事件A,则:
四、与角度有关的几何概型
例5、在 中, ,过直角顶点 作射线CM交线段AB于M,求使得 的概率。
解:如图:设事件D为“作射线CM,
使得 ”,在AB上取点 使 ,
因为 是等腰三角形,
所以 ,所以
【点评】由于CM落在 内的任意位置是等可能的,若以长度为“测度”,就是错误的,因为M在AB上的落点不是等可能的。此题学生最容易当成长度概率。