他的话音刚落下,教室里顿时安静。学生们纷纷低头提笔做题。
楚若然手指转著笔尖,视线扫过试题。
【有 6个相同的球,分別標有数字 1, 2, 3, 4, 5, 6,从中有放回的隨机取两次,每次取 1个球。甲表示事件“第一次取出的球的数字是 1”,乙表示事件“第二次取出的球的数字是 2”,丙表示事件“两次取出的球的数字之和是 8”,丁表示事件“两次取出的球的数字之和是 7”......】
他快速扫过题干,心里把整个样本空间列好:所有可能的结果是有序对(i,j)(i, j)(i,j),其中 i,j∈{1,2,3,4,5,6}i, j∈\{1,2,3,4,5,6\}i,j∈{1,2,3,4,5,6},一共 36种情况。
“先算各个事件的概率。”
甲:第一次取出的数字是 1,可能结果有 6种。概率 p(a)=6/36=1/6p(a)=6/36=1/6p(a)=6/36=1/6。
乙:第二次取出的数字是 2,同理概率也是 1/61/61/6。
丙:两次数字和为 8,对应(2,6)、(3,5)、(4,4)、(5,3)、(6,2)(2,6)、(3,5)、(4,4)、(5,3)、(6,2)(2,6)、(3,5)、(4,4)、(5,3)、(6,2),共 5种,概率 5/365/365/36。
丁:两次数字和为 7,对应(1,6)、(2,5)、(3,4)、(4,3)、(5,2)、(6,1)(1,6)、(2,5)、(3,4)、(4,3)、(5,2)、(6,1)(1,6)、(2,5)、(3,4)、(4,3)、(5,2)、(6,1),共 6种,概率 6/36=1/66/36=1/66/36=1/6。
他停顿了一下,心里默念:“接下来就看哪些事件是独立的。”
甲和丙——第一次取 1,不可能再和成 8。交集为零,不独立。
甲和丁——第一次取 1,若第二次取 6,刚好和为 7。交集只有一种情况,概率 1/361/361/36。而 p(a)?p(d)=1/6?1/6=1/36p(a)·p(d)=1/6·1/6=1/36p(a)?p(d)=1/6?1/6=1/36,完全相等。独立。
乙和丙——第二次取 2,若想和为 8,第一次必须是 6。概率 1/361/361/36。但 p(b)?p(c)=1/6?5/36=5/216p(b)·p(c)=1/6·5/36=5/216p(b)?p(c)=1/6?5/36=5/216,显然不等,不独立。
丙和丁——一个和是 8,一个和是 7,互斥事件,不独立。
楚若然笔尖写下答案:b(甲与丁相互独立)。
......
【已知点 p(cosθ, sinθ),q(cos(θ+π/6), sin(θ+π/6)),若 p、q关於 y轴对称,求满足条件的θ】
“关於 y轴对称就是横坐標变號,(x,y)→(-x,y)。所以条件等价於:cos(θ+π/6)=-cosθ,sin(θ+π/6)= sinθ。
把公式展开:sin(θ+π/6)= sinθ·cos(π/6)+ cosθ·sin(π/6)。
“也就是(√3/2)sinθ+(1/2)cosθ= sinθ。移项:(√3/2 - 1)sinθ+(1/2)cosθ= 0。”
“那就是 cosθ=(2 -√3)sinθ。所以 tanθ= sinθ/cosθ= 1/(2 -√3)。”
“再有理化一下,等於 2 +√3。嗯,tan75°= 2 +√3。所以θ= 5π/12 + kπ, k∈z。”
他又代回第一个条件:cos(θ+π/6)=-cosθ,也完全成立。
楚若然提笔写下:θ= 5π/12 + kπ。
......
“压轴题.....”楚若然看著第22题。
【已知函数 f(x)= x(1 - ln x)
(1)討论 f(x)的单调性;
(2)设 a, b为两个不相等的正数,且 b ln a - a ln b = a - b】
第一问函数单调性,他写下导数:令 f'(x)= 0,即-ln x = 0,解得 x = 1。
当 0 < x < 1时,ln x < 0,所以 f'(x)> 0,函数单调递增;
当 x > 1时,ln x > 0,所以 f'(x)< 0,函数单调递减。
因此,f(x)在(0, 1]上单调递增,在[1,+∞)上单调递减。
“很简单,下一问。”
由条件 b ln a - a ln b = a - b变形可得:(ln a - ln b)/(a - b)= 1/(a b)。
设ξ介於 a与 b之间,由拉格朗日中值定理有:(ln a - ln b)/(a - b)= 1/ξ。
因此 1/ξ= 1/(a b),即ξ= a b。
1/a + 1/b =(a + b)/(a b),需证 2 <(a + b)/(a b)< e。
楚若然快速写下:由 f(a)= f(b)及 f(x)的单调性,设 0 < a < 1 < b。
因为 f(1)=1是最大值,f(e)=0,所以 a在(0,1)內,b在(1,e)內。
纸上很快出现一行新的式子:令 u = 1/a,v = 1/b,则 u > 1,v在(1/e, 1)內。
“要证的就是 2 < u + v < e。由 f(a)=f(b),可得(1/u)(1+ln u)=(1/v)(1+ln v)。”
“整理得到 u(1+ln v)= v(1+ln u)。通过分析函数性质或对称性,可证得 u + v > 2且 u + v < e。”
楚若然长长呼出一口气,在卷子最后写下:因此,2 < 1/a + 1/b < e。
啪——
他放下手里的笔,检查了一遍卷子,確认没有漏题后直接站起身。
“老师,交卷。”
话音落下,教室里瞬间安静。几十双眼睛齐刷刷地抬起头,目光全盯向他。
“臥槽,这么快?”
“我才做倒第一道简答题......”
讲台上的冯宏毅原本低头看资料,听到声音愣了一下,抬头盯著楚若然:“还不到一个小时你就交卷了?”
......