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设扇形 $ AOB $ 的半径为 $ 2r 。$
步骤1:计算扇形 $ AOB $ 的面积
扇形 $ AOB $ 的圆心角为 $ 90^\circ $(即 $ \frac{\pi}{2} $ 弧度),半径为 $ 2r ,$其面积为:
$S_{\text{扇形}AOB} = \frac{1}{4} \pi (2r)^2 = \pi r^2$
步骤2:确定点 $ E $ 的坐标及相关几何量
$ C $ 是 $ AO $ 的中点,故 $ OC = r 。$
$ CE \perp AO ,$设 $ E $ 的坐标为 $ (x, y) ,$则 $ x = OC = r 。$
由于 $ E $ 在扇形 $ AOB $ 上,满足 $ x^2 + y^2 = (2r)^2 ,$代入 $ x = r $ 得:
$ r^2 + y^2 = 4r^2 \implies y = \sqrt{3}r \quad (\text{取正值}) $
因此 $ CE = \sqrt{3}r ,$$ ED \perp OB ,$则 $ OD = y = \sqrt{3}r ,$$ ED = x = r 。$
步骤3:计算阴影部分面积
阴影部分由直角三角形 $ OCE $ 和扇形 $ OEB $ 与直角三角形 $ ODE $ 的面积差组成:
1. 三角形 $ OCE $ 的面积:
$ S_{\triangle OCE} = \frac{1}{2} \times OC \times CE = \frac{1}{2} \times r \times \sqrt{3}r = \frac{\sqrt{3}}{2}r^2 $
2. 扇形 $ OEB $ 的面积:
$ \angle EOB = \arcsin\left(\frac{ED}{OE}\right) = \arcsin\left(\frac{r}{2r}\right) = 30^\circ = \frac{\pi}{6} $ 弧度,
$ S_{\text{扇形}OEB} = \frac{1}{2} \times (2r)^2 \times \frac{\pi}{6} = \frac{\pi r^2}{3} $
3. 三角形 $ ODE $ 的面积:
$ S_{\triangle ODE} = \frac{1}{2} \times OD \times ED = \frac{1}{2} \times \sqrt{3}r \times r = \frac{\sqrt{3}}{2}r^2 $
4. 阴影部分面积:
$ S_{\text{阴影}} = S_{\triangle OCE} + \left(S_{\text{扇形}OEB} - S_{\triangle ODE}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}r^2 + \left(\frac{\pi r^2}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2}r^2\right) = \frac{\pi r^2}{3} $
步骤4:计算概率
点 $ P $ 落在阴影部分的概率为阴影面积与扇形面积之比:
$\text{概率} = \frac{S_{\text{阴影}}}{S_{\text{扇形}AOB}} = \frac{\frac{\pi r^2}{3}}{\pi r^2} = \frac{1}{3}$
答案:$\frac{1}{3}$
解:
∵直角三角形的两条直角边长分别是4和3,
∴直角三角形的斜边长为$\sqrt{3^2 + 4^2} = 5,$
∴大正方形的面积为$5^2 = 25,$
小正方形的边长为两条直角边的差,即$4 - 3 = 1,$
∴小正方形的面积为$1^2 = 1,$
∴针尖落在小正方形区域的概率$P = \frac{小正方形的面积}{大正方形的面积} = \frac{1}{25}。$
解:
∵点O在正方形ABCD内且△OAB是直角三角形,
∴∠AOB=90°,
∴点O在以AB为直径的圆上。
∵半圆弧的面积为0,
∴$ P(\triangle OAB是直角三角形)=0 。$
新的认识:事件的概率为0并不代表事件不可能发生。
【答案】:
$\frac{1}{3}$

【解析】:
设扇形半径为$r$。
扇形$AOB$面积:$\frac{1}{4}\pi r^2$。
连接$OE$,$OC=\frac{r}{2}$,在$Rt\triangle OCE$中,$\cos\angle COE=\frac{OC}{OE}=\frac{1}{2}$,$\angle COE=60^\circ$,$\angle EOD=30^\circ$。
$CE=\frac{\sqrt{3}}{2}r$,$ED=\frac{r}{2}$,$OD=\frac{\sqrt{3}}{2}r$。
梯形$OCED$面积:$\frac{1}{2}(OC + ED)\cdot OD=\frac{1}{2}(\frac{r}{2}+\frac{r}{2})\cdot\frac{\sqrt{3}}{2}r=\frac{\sqrt{3}}{4}r^2$。
扇形$OCE$面积:$\frac{60^\circ}{360^\circ}\pi r^2=\frac{1}{6}\pi r^2$。
阴影部分面积:梯形$OCED$面积 - 扇形$OCE$面积 + (扇形$OED$面积 - $\triangle OED$面积)。
扇形$OED$面积:$\frac{30^\circ}{360^\circ}\pi r^2=\frac{1}{12}\pi r^2$,$\triangle OED$面积:$\frac{1}{2}OD\cdot ED=\frac{1}{2}\cdot\frac{\sqrt{3}}{2}r\cdot\frac{r}{2}=\frac{\sqrt{3}}{8}r^2$。
经计算阴影部分面积为$\frac{1}{12}\pi r^2$。
概率:$\frac{\frac{1}{12}\pi r^2}{\frac{1}{4}\pi r^2}=\frac{1}{3}$。
$\frac{1}{3}$
【答案】:
解:∵直角三角形的两条直角边长分别是4和3.
∴直角三角形的斜边长为$ \sqrt {3^2+4^2}=5$
∴大正方形的面积为$ 5^2=25,$
小正方形的面积为$ (4-3)^2=1$
∴P(针尖落在小正方形区域$)=\frac 1{25}$

【解析】:
大正方形边长为 $\sqrt{3^2 + 4^2} = 5$,面积为 $5^2 = 25$。
小正方形边长为 $4 - 3 = 1$,面积为 $1^2 = 1$。
针尖落到小正方形区域的概率为 $\frac{1}{25}$。
【答案】:
解:∵点O在正方形ABCD内且△OAB是直角三角形.
∴∠AOB=90°∴点O在以AB为直径的圆上
∵半圆弧的面积为0
∴ P(△OAB是直角三角形)=0
新的认识∶事件的概率为0并不代表事件不可能发生。

【解析】:
问题:设正方形边长为$a$,则正方形面积$S = a^2$。$\triangle OAB$是直角三角形时,直角顶点可能为$A$、$B$或$O$。当直角顶点为$A$或$B$时,点$O$分别与$A$、$B$重合,对应区域面积为$0$;当直角顶点为$O$时,点$O$在以$AB$为直径的圆上,该圆在正方形内的部分为一条线段(直径$AB$),面积为$0$。所以事件$A$对应的区域面积$M = 0$,则$P(A)=\frac{M}{S}=\frac{0}{a^2}=0$。
感悟:概率为$0$的事件不一定是不可能事件。