Akademisyenler öncülüğünde matematik/fizik/bilgisayar bilimleri soru cevap platformu
3 beğenilme 0 beğenilmeme
659 kez görüntülendi
Kareli örtüsü olan masaya karelerin kenarıyla aynı uzunlukta bir iğne atılır. İğnenin hiçbir karenin çizgisine değmemesi yani boş alana düşmesi olasılığı nedir? (Masa iğne düşmeyecek şekilde yeterince geniş ve çizgilerin kalınlığı ihmal edilir)
Lisans Matematik kategorisinde (22 puan) tarafından 
tarafından yeniden kategorilendirildi | 659 kez görüntülendi

Buffon iğne deneyi nin bir benzeri.

Aynen, türevlenmiş.
Lisans Matematik kategorisi daha uygun olmaz mı?
Tabi olabilir düzeltebiliriz

1 cevap

1 beğenilme 0 beğenilmeme
En İyi Cevap

İğnenin rasgele atılmasının, orta noktasının kare içinde rasgele bir nokta olması ve iğnenin karenin bir kenarı ile yaptığı açının ($ 0 $ ile $ \pi $ arasında) rasgele bir sayı olması anlamında olduğunu (kabul edip) kullanacağız.
    Karenin bir kenarını (işlemleri biraz basitleştirdiği için) $ 2 $ birim kabul edebiliriz.


    Şekildeki gibi iğnenin karenin yatay kenarı ile yaptığı açıya $ \theta $ diyelim. Önce $ 0\leq\theta\leq{\pi\over2} $ durumunda olasılığı bulacağız. ${\pi\over2} \leq \theta\leq\pi $ durumunda da olasılık, simetri nedeniyle, aynı olacağından, burada bulduğumuz değeri $ 2 $ ile çarpacağız.

Yukarıdaki şekildeki gibi, bir açısı $\theta$, hipotenüsü $2$ olan dik üçgenleri çizelim. İğnenin orta noktası bu dik üçgenlerin içinde ise iğne mutlaka karenin bir kenarına değer.
    (İğnenin yatay kenarlar ile yaptığı açı $  \theta $ olduğunda) Sadece, iğnenin orta noktası, kenarları $ 2-2\cos\theta $ ve $ 2-2\sin\theta $ olan (köşeleri, hipotenüslerin orta noktası olan sarı) dikdörtgenin içinde ise iğne kare içinde kalır.
    Bunun olasılığı da (alanların oranı olan) $ \frac{(2-2\cos\theta)  (2-2\sin\theta) }{4}=(1-\cos\theta)  (1-\sin\theta) $ olur.

EK: Dr MG nin uyarısı (teşekkürler) üzerine düzeltme:

Açının, $[\theta,\theta+d\theta]$ aralığında olması olasılığı da $\frac{d\theta}\pi$ olduğundan:
    $0\leq\theta\leq{\pi\over2}$ durumu için olasılık, $\int_{0}^{\pi\over2}(1-\cos\theta)  (1-\sin\theta)\,\frac{d\theta}\pi=\frac{\pi-3}{2\pi}  $ olur.
    O zaman istenen olasılık:
    \[2\int_{0}^{\pi\over2}(1-\cos\theta)  (1-\sin\theta)\,\frac{d\theta}\pi=\frac{\pi-3}\pi\approx \%\,4,5\]
    olur.

(6.2k puan) tarafından 
tarafından seçilmiş
Hocam bi hata var bence payda da pi olmalı
Evet haklısınız. Ben, iğnenin kenar ile $[\theta,\theta+d\theta]$ aralığında bir açı yapma olasılığını hesaba katmadım.

O da, ($d\theta$ değil)  $\frac{d\theta}{\pi}$ olacağından, bu cevabın,  $\pi$ ye bölünmesi gerekiyor.

Şimdi çözümü düzeltiyorum.

Teşekkürler.

Şu soruda ( One Thousand Exercises in Probability S. 31 Soru 4.5.2) da ($a=b=r$ alınca) aynı cevap çıkıyor.

Ya da, iki duruma ayırmadan, olasılık şöyle hesaplanabilir:

$$\int_0^\pi(1-|\cos\theta|)(1-\sin\theta)\,\frac{d\theta}\pi=\frac{\pi-3}\pi$$
Güzel çözüm ve açıklama @DoganDonmez hocam, teşekkürler.
20,284 soru
21,823 cevap
73,508 yorum
2,570,929 kullanıcı