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假设我们要求的吸食大麻的人数比例为π,手机尾号为偶数的人数比例为λ,该题目回答“是”的人数比例为p。根据随机的原理,回答S题目的人数比例约为,回答T题目的人数比例约为。在选择S题目的人中,回答“是”的人数比例为,回答“否”的人数比例为;在选择T题目的人中,回答“偶数”的人数比例为,回答“不为偶数”的人数比例为。所以,,用来估算吸食大麻的人数比例。其中,p是统计结果中的已知值,λ则可以要求受访者留下手机号码或者干脆在大样本中直接取。
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这里使用的同样是随机现象所产生的正面影响。是不是很有趣呢?
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16.6.3 巧测圆周率
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“蒲丰投针实验”是由法国数学家蒲丰(4)(如图16-14所示)完成的一个有趣的数学实验。
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图16-14 蒲丰
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取一张白纸,在上面画许多条间距为d的平行线。取一根针,长度为。将这根针在这张纸的上方向纸上随机投掷n次,记录每次针与直线相交的次数m,可以得到一个很神奇的结果:
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1901年,一个名叫拉泽里尼的人在投掷3408次后得到了π≈3.1415929的小数点后6位的精确数字。在这个试验中没有圆形出现,而且投掷的动作是随机的,可是π为什么能够通过这种方式测量出来呢?这个看似简单的现象背后其实也是一系列具体、扎实的数学逻辑证明。
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如图16-15所示,设针与距离其最近的直线的夹角为θ。取针的中点,并以该中点向距离其最近的这条直线做垂线段,长度为x,则有
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图16-15 相交的情况
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当时就会相交。由于针的位置是随机的,所以x在上服从均匀分布,θ在上也服从均匀分布。这个时候的π是未知数,是根据弧度的定义写出来的。这里我们又一次看到了求不规则图形面积的思路。如果想求曲线
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在平面直角坐标系(θ, x)上的面积,那么仍然是一个产生随机点求个数比的问题。
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如图16-16所示,阴影部分与整个面积的比例p可以写作
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