题目
将长为a的一段木棒折成三段,问这三段能拼成一个三角形的概率为( )A..1/3B..a/3C..a/4D..1/4
将长为a的一段木棒折成三段,问这三段能拼成一个三角形的概率为( )
A..1/3
B..a/3
C..a/4
D..1/4
A..1/3
B..a/3
C..a/4
D..1/4
题目解答
答案
D
解析
考查要点:本题主要考查几何概率的应用,以及三角形三边关系的理解。关键在于将木棒折断问题转化为几何区域的计算,并利用概率的基本公式求解。
解题核心思路:
- 三角形存在条件:三段能组成三角形的充要条件是每一段的长度均小于总长度的一半(即最大边小于另外两边之和)。
- 几何概率模型:将木棒折断问题抽象为在二维坐标系中确定满足条件的区域面积,通过比较有效区域与总区域的面积比得到概率。
破题关键点:
- 通过设定折断点的位置,将问题转化为数学上的区域划分。
- 明确约束条件(三段长度均小于$a/2$),并计算对应区域的面积。
步骤1:设定变量与总区域
设木棒长度为$a$,在木棒上随机选取两个折断点,将木棒分为三段。设折断点位置为$x$和$y$($0 \leq x \leq y \leq a$),则三段长度分别为$x$、$y - x$、$a - y$。总区域为$x$和$y$在$[0,a]$上的所有可能组合,对应二维坐标系中的三角形区域,面积为$\frac{a^2}{2}$。
步骤2:确定有效条件
三段能组成三角形的条件是每一段均小于$\frac{a}{2}$,即:
$\begin{cases}x < \frac{a}{2}, \\y - x < \frac{a}{2}, \\a - y < \frac{a}{2}.\end{cases}$
步骤3:转化约束条件
将上述不等式转化为关于$x$和$y$的条件:
- $x < \frac{a}{2}$,
- $y < x + \frac{a}{2}$,
- $y > \frac{a}{2}$。
步骤4:计算有效区域面积
在$x$-$y$平面上,有效区域为满足上述条件的区域,其形状为一个边长为$\frac{a}{2}$的等腰直角三角形,面积为$\frac{1}{2} \cdot \frac{a}{2} \cdot \frac{a}{2} = \frac{a^2}{8}$。
步骤5:计算概率
概率为有效区域面积与总区域面积的比值:
$\text{概率} = \frac{\frac{a^2}{8}}{\frac{a^2}{2}} = \frac{1}{4}.$