题目
设二维随机变量(X,Y)在区域D:x2+y2≤9a2(a>0)上服从均匀分布,p=P(X2+9Y2≤9a2),则().A. p的值与a无关,且p=1/2B. p的值与a无关,且p=1/3C. p的值随a值的增大而增大D. p的值随a值的增大而减少
设二维随机变量(X,Y)在区域D:x2+y2≤9a2(a>0)上服从均匀分布,p=P(X2+9Y2≤9a2),则().
A. p的值与a无关,且p=1/2
B. p的值与a无关,且p=1/3
C. p的值随a值的增大而增大
D. p的值随a值的增大而减少
题目解答
答案
B. p的值与a无关,且p=1/3
解析
考查要点:本题主要考查二维均匀分布的概率计算,以及几何概率的求解方法。关键在于理解区域面积比与概率的关系,并正确识别题目中涉及的几何图形形状。
解题核心思路:
- 确定总区域和目标区域的几何形状:总区域D是半径为3a的圆,目标区域由不等式$X^2 + 9Y^2 \leq 9a^2$描述,需将其转化为标准椭圆方程。
- 计算两区域的面积:利用圆和椭圆的面积公式,分别求出总区域D的面积和目标区域的面积。
- 求概率比值:概率$p$等于目标区域面积与总区域面积的比值,验证是否与$a$相关。
破题关键点:
- 识别椭圆方程:将$X^2 + 9Y^2 \leq 9a^2$变形为标准椭圆方程$\frac{X^2}{(3a)^2} + \frac{Y^2}{a^2} \leq 1$,明确半长轴和半短轴。
- 面积公式的应用:圆面积公式为$\pi r^2$,椭圆面积公式为$\pi ab$($a,b$为半轴长)。
步骤1:确定总区域D的面积
总区域D为圆$x^2 + y^2 \leq 9a^2$,半径$r = 3a$,面积为:
$S_D = \pi (3a)^2 = 9\pi a^2.$
步骤2:分析目标区域的几何形状
目标区域由不等式$X^2 + 9Y^2 \leq 9a^2$定义,变形为标准椭圆方程:
$\frac{X^2}{(3a)^2} + \frac{Y^2}{a^2} \leq 1.$
该椭圆的半长轴为$3a$(沿X轴方向),半短轴为$a$(沿Y轴方向)。
步骤3:计算目标区域的面积
椭圆面积公式为$\pi \cdot \text{半长轴} \cdot \text{半短轴}$,代入得:
$S_{\text{椭圆}} = \pi \cdot 3a \cdot a = 3\pi a^2.$
步骤4:求概率$p$
概率$p$为两区域面积之比:
$p = \frac{S_{\text{椭圆}}}{S_D} = \frac{3\pi a^2}{9\pi a^2} = \frac{1}{3}.$
可见$p$的值为$\frac{1}{3}$,且与$a$无关。