Условие

Парадокс Бертрана. В круге радиуса случайно проводится хорда. Обозначим её длину. Найти вероятность , если середина хорды равномерно распределена в круге. Вычислить вероятности и того, что длина хорды больше стороны правильного вписанного пятиугольника и треугольника соответственно.

Решение

Анализ и постановка задачи:

В рамках данного условия, где середина хорды равномерно распределена по площади круга, расстояние от центра круга до середины хорды будет ключевым параметром. Для того, чтобы длина хорды превышала заданное значение , необходимо, чтобы было достаточно маленьким, так как хорда, близкая к центру круга, будет длиннее.

Длина хорды , проходящей на расстоянии от центра круга, вычисляется по формуле:

Для того, чтобы , должно выполняться:

Площадь круга, в котором расположена середина хорды, чтобы удовлетворить это условие, равна . Вероятность того, что середина хорды окажется в этой зоне:

Расчет и :

  1. Для правильного вписанного пятиугольника:
    Сторона правильного вписанного пятиугольника .

  2. Для правильного вписанного треугольника:
    Сторона равностороннего треугольника .

Таким образом, вероятность того, что хорда длиннее стороны правильного вписанного пятиугольника примерно 0.654, а вероятность того, что хорда длиннее стороны правильного вписанного треугольника равна 0.25.