题目
6.甲乙两艘轮船都要停靠在同一个泊位,它们可能在一昼夜的任意时刻到达。设两艘轮船停靠泊位的时间分别为1h和2h,求有一艘轮船停靠泊位时需要等待一段时间的概率。
6.甲乙两艘轮船都要停靠在同一个泊位,它们可能在一昼夜的任意时刻到达。设两艘轮船停靠泊位
的时间分别为1h和2h,求有一艘轮船停靠泊位时需要等待一段时间的概率。
题目解答
答案
设甲船到达时间为 $x$,乙船到达时间为 $y$,均在 0 到 24 小时内。样本空间为正方形,面积为 $24^2 = 576$。
事件 $A$:两船停靠时间重叠,即 $|x - y| < 1$ 或 $|x - y| < 2$,等价于 $-2 < y - x < 1$。
区域 $A$ 为带状区域,面积为正方形面积减去两个直角三角形面积:
\[
\text{面积} = 576 - \left( \frac{1}{2} \times 22^2 + \frac{1}{2} \times 23^2 \right) = 576 - 506.5 = 69.5
\]
概率为:
\[
P(A) = \frac{69.5}{576} = \frac{139}{1152} \approx 0.121
\]
**答案:** $\boxed{\frac{139}{1152}}$(或约 $0.121$)
解析
本题考查几何概型的应用,关键是通过建立坐标系将问题转化为面积计算。
步骤1:建立样本空间
设甲船到达时间为$x$,乙船到达时间为$y$,$x,y \in [0,24]$(一昼夜24小时)。样本空间是边长为24的正方形,面积为:
$S_{\text{总}} = 24^2 = 576$
步骤2:确定“需要等待”的条件
两船需等待等价于它们的停靠时间重叠,即:
- 若甲先到($x < y$):乙需在甲离开前到达,即$y < x + 1$(甲停靠1小时);
- 若乙先到($y < x$):甲需在乙离开前到达,即$x < y + 2$(乙停靠2小时)。
统一条件:$-2 < y - x < 1$(即$|y - x| < \max(1,2)=2$,但需结合停靠时间限制)。
步骤3:计算事件区域面积
事件$A$(需等待)的区域为正方形中满足$-2 < y - x < 1$的部分,其面积等于正方形面积减去不等待区域的面积:
- 不等待区域1(甲先到且乙无需等待):$y \geq x + 1$,对应直角三角形,直角边为$24 - 1 = 23$,面积$\frac{1}{2} \times 23^2$;
- 不等待区域2(乙先到且甲无需等待):$x \geq y + 2$,对应直角三角形,直角边为$24 - 2 = 22$,面积$\frac{1}{2} \times 22^2$。
事件$A$的面积:
$S_A = 576 - \left( \frac{1}{2} \times 23^2 + \frac{1}{2} \times 22^2 \right)$
$= 576 - \left( \frac{529}{2} + \frac{484}{2} \right) = 576 - \frac{1013}{2} = 576 - 506.5 = 69.5 = \frac{139}{2}$
步骤4:计算概率
$P(A) = \frac{S_A}{S_{\text{总}}} = \frac{139/2}{576} = \frac{139}{1152} \approx 0.121$