2011 AIME II 第 15 题
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15.
设 。从区间 中随机选择一个实数 。等式 成立的概率为 ,其中 、、、、 是正整数。求 。
Let A real number is chosen at random from the interval The probability that is equal to where and are positive integers. Find
小提示:
对 ,右边是 ,它必须是整数:找出使 为完全平方数的 。
For the right side is which must be an integer: find the with a perfect square
大提示:
只有 、、 可行;在每个这样的区间上,解 得到有效子区间。
Only and work; on each such interval solve for the valid subinterval
解答:
对 ,右边为 ,必须是整数,所以 必须是完全平方数。当 、、、 时,这些值依次为 、、、、、、、、、:其中只有 、、 给出平方数,对应 、、。
在 上递增,所以对 ,自动有 ,而 当且仅当 ,即 。当 、、 时,分界点分别为 ,,,它们都落在对应的单位区间内,所以成功子区间长度分别为 ,,。
区间 的长度为 ,所以概率为 因而 。
For the right-hand side is which must be an integer, so must be a perfect square. For the values are only and give squares, with and respectively.
is increasing on so for we automatically have and holds exactly when i.e. For and the cutoffs are each lying inside the corresponding unit interval, so the successful subintervals have lengths
The interval has length so the probability is giving
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