■ビュフォンの針の問題(その34)
(Q)平面上に等間隔で平行線が引かれているとき,この平面上に落とした針が平行線のどれかに交わる確率は?
(A)針の長さをL,平行線の間隔をdとする.
L≦dのとき,曲線より下の面積/長方形の面積を計算すると
p=∫(0,π)Lsinθdθ/πd=2L/πd
これはビュフォンの針の問題(1777年)と呼ばれるものであるが,オリジナルの問題は「針の長さは線と線の間隔のちょうど半分」という設定になっている
p=∫(0,π)Lsinθdθ/πd=2L/πd=1/π
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針の長さを2,針の中心をOとする。平行線に対して針が30°傾いている場合、
高さ:斜辺:底辺=1:2:√3
この場合、針が線と交わる条件はOと最も近い線までの距離が
<高さ/2=1/2=sin30であることである。
平行線に対して針が45°傾いている場合、<高さ/2=√2/2=sin45であることである。
平行線に対して針が60°傾いている場合、<高さ/2=√3/2=sin60であることである。
これを積分で表したものが
p=∫(0,π)Lsinθdθ/πd=2L/πd=1/π
とういうわけである
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針の長さは線の間隔と同じとすると交わる針の数は
n/m=π/2
となります。直線の針(needle)の代わりにまがったうどん(noodle)を使っても、同じ結果が得られますが
うどんの場合、同じ平行線と何度も交わることがあり、その時はすべての交点数で計算します。
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