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正四面体上的蚂蚁

正四面体的顶点上有四只蚂蚁, 它们同时沿棱爬行, 有多少概率它们不会相遇?
正四面体上的蚂蚁
10 人挑战成功
趣味数学挑战

完成本期挑战需要达到:

高中数学水平

题目

四只蚂蚁在一个正四面体的顶点上. 每只蚂蚁随机选择一个方向, 开始沿着正四面体的棱爬行到下一个顶点. 若蚂蚁爬行速度相同, 则蚂蚁之间不会相遇的概率是 __________.

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选项

三只蚂蚁在一个等边三角形的顶点上. 每只蚂蚁随机选择一个方向, 开始沿着三角形的边缘爬行到下一个顶点. 若蚂蚁爬行速度相同, 则蚂蚁之间不会相遇的概率是多少?

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为了不发生相遇, 只能要求所有的蚂蚁都朝同一方向爬行, 即都顺时针或者逆时针爬行. 若蚂蚁都沿顺时针方向爬行, 则概率是. 同理, 都沿逆时针方向爬行的概率也为. 这两种情况是互斥的, 所以将概率相加得所求概率为.

由于三只蚂蚁是互相不交流的,所以利用独立事件积的概率公式,我们可以依次考虑三只蚂蚁的选择, 不论第一只蚂蚁选择哪个方向, 只要确保第二只蚂蚁的方向与第一只相同即可, 此时概率为. 第三只蚂蚁也需要与前两只蚂蚁方向相同. 因此三只蚂蚁爬行方向相同的概率为,即为蚂蚁之间不会相遇的概率.

根据以上思考过程,这个问题自然可以推广到正边形的情况. 对正边形每个顶点上的蚂蚁,蚂蚁之间不会相遇的概率为. 这样,我们可以很快地计算出对于一个正方形, 四只蚂蚁不会相遇的概率是.

那么对于一个正四面体呢,蚂蚁不会相遇的概率又是多少呢?

仅显示自己的

发布于 2021-09-07 02:01
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慕容玖
level4
编辑于 2021-09-07 02:01
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慕容玖
level4
算的是走完一段棱不相遇的概率,题目要改一改
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橘子老君
2021-10-22
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