题目
随机地取两个正数x和y,这两个数中的每一个都不超过1,试求x与y之和不超过1,积不小于0.09的概率.
随机地取两个正数
x
和y
,这两个数中的每一个都不超过1,试求x
与y
之和不超过1,积不小于0.09的概率.题目解答
答案
0.2
解析
考查要点:本题主要考查几何概率的计算,涉及线性不等式与二次不等式的交集区域面积求解。
解题核心思路:
- 确定样本空间:两个变量$x$和$y$均在$[0,1]$范围内,对应单位正方形区域,面积为1。
- 条件转化:  - $x + y \leq 1$ 对应直角三角形区域,面积为$\frac{1}{2}$。
- $xy \geq 0.09$ 对应双曲线$xy=0.09$上方区域。
 
- 求交集区域:找到双曲线与直线$x+y=1$的交点,计算满足条件的区域面积。
- 积分计算:通过积分求出交集区域的面积,最终得到概率。
破题关键点:
- 联立方程求交点,确定积分上下限。
- 对称性简化计算,利用$x$和$y$的对称性减少计算量。
- 
确定交点: 
 联立$x + y = 1$和$xy = 0.09$,解得$x = 0.1$或$x = 0.9$,对应交点$(0.1, 0.9)$和$(0.9, 0.1)$。
- 
积分区间与表达式: 
 在$x \in [0.1, 0.9]$范围内,满足条件的$y$范围为$\frac{0.09}{x} \leq y \leq 1 - x$。
 面积计算为:
 $A = \int_{0.1}^{0.9} \left( (1 - x) - \frac{0.09}{x} \right) dx$
- 
分步积分: - 第一部分:$\int_{0.1}^{0.9} 1 \, dx = 0.8$
- 第二部分:$\int_{0.1}^{0.9} x \, dx = 0.4$
- 第三部分:$0.09 \int_{0.1}^{0.9} \frac{1}{x} dx = 0.09 \ln 9 \approx 0.1977$
- 总面积:$A = 0.8 - 0.4 - 0.1977 \approx 0.2023$,四舍五入得$0.2$。