8.(5.0分)在区间[-1,1]上随机取一个数x,cos(pi x)/(2)的值介于0到0.5之间的概率为()A. (1)/(3)B. (2)/(pi)C. (1)/(2)D. (2)/(3)
A. $\frac{1}{3}$
B. $\frac{2}{\pi}$
C. $\frac{1}{2}$
D. $\frac{2}{3}$
题目解答
答案
解析
本题考查几何概型的概率计算以及三角函数的取值范围。解题的关键思路是先根据$\cos\frac{\pi x}{2}$的值介于$0$到$0.5$之间,求出$x$的取值范围,再根据几何概型的概率公式计算概率。
步骤一:求解$\cos\frac{\pi x}{2}$的值介于$0$到$0.5$之间时$x$的取值范围
已知$0\lt\cos\frac{\pi x}{2}\lt0.5$,且$x\in[-1,1]$。
根据余弦函数$y = \cos t$的图象性质,$\cos\frac{\pi}{3}=\frac{1}{2}$,$\cos\frac{\pi}{2}=0$,$\cos\frac{5\pi}{3}=\frac{1}{2}$,$\cos\frac{3\pi}{2}=0$。
因为$y = \cos t$在$[0,\pi]$上单调递减,在$[\pi,2\pi]$上单调递增,所以可得$\frac{\pi}{3}\lt\frac{\pi x}{2}\lt\frac{\pi}{2}$或$\frac{3\pi}{2}\lt\frac{\pi x}{2}\lt\frac{5\pi}{3}$。
分别求解这两个不等式:
- 对于不等式$\frac{\pi}{3}\lt\frac{\pi x}{2}\lt\frac{\pi}{2}$,不等式两边同时除以$\frac{\pi}{2}$,得到$\frac{2}{3}\lt x\lt1$。
- 对于不等式$\frac{3\pi}{2}\lt\frac{\pi x}{2}\lt\frac{5\pi}{3}$,不等式两边同时除以$\frac{\pi}{2}$,得到$3\lt x\lt\frac{10}{3}$,但此范围与$x\in[-1,1]$无交集,舍去。
步骤二:根据几何概型的概率公式计算概率
几何概型的概率公式为$P(A)=\frac{构成事件A的区域长度(面积或体积)}{试验的全部结果所构成的区域长度(面积或体积)}$。
在本题中,试验的全部结果所构成的区域长度为区间$[-1,1]$的长度,即$1 - (-1)=2$。
构成事件$A$($\cos\frac{\pi x}{2}$的值介于$0$到$0.5$之间)的区域长度为$1 - \frac{2}{3}=\frac{1}{3}$。
所以所求概率$P = \frac{\frac{1}{3}}{2}=\frac{1}{3}$。