题目
[题目]-|||-在区间(0,1)内任取两个数,求这两个数的乘积-|||-小于 1/4 的概率。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查几何概率的计算,涉及二重积分的应用及不等式区域的划分。
解题核心思路:
- 几何概率模型:在单位正方形$(0,1)\times(0,1)$中,满足条件$xy < \frac{1}{4}$的区域面积即为所求概率。
- 区域划分:双曲线$xy = \frac{1}{4}$将正方形分为两部分,需分段积分计算满足条件的面积。
- 积分计算:分别计算$x \in (0, \frac{1}{4})$和$x \in (\frac{1}{4}, 1)$时的积分,再求和。
破题关键点:
- 确定交点:双曲线与正方形边界的交点$(\frac{1}{4},1)$和$(1, \frac{1}{4})$,明确积分上下限。
- 分段积分:根据$x$的范围分两段积分,避免直接积分复杂区域。
步骤1:确定区域范围
在单位正方形中,双曲线$xy = \frac{1}{4}$与正方形的交点为$(\frac{1}{4},1)$和$(1, \frac{1}{4})$。满足$xy < \frac{1}{4}$的区域分为两部分:
- 当$x \in (0, \frac{1}{4})$时,对任意$y \in (0,1)$,均有$xy < \frac{1}{4}$。
- 当$x \in (\frac{1}{4}, 1)$时,$y$需满足$y < \frac{1}{4x}$。
步骤2:分段计算面积
- 第一部分面积($x \in (0, \frac{1}{4})$):
$\int_{0}^{\frac{1}{4}} 1 \, dx = \frac{1}{4}$ - 第二部分面积($x \in (\frac{1}{4}, 1)$):
$\int_{\frac{1}{4}}^{1} \frac{1}{4x} \, dx = \frac{1}{4} \ln x \Big|_{\frac{1}{4}}^{1} = \frac{1}{4} \left(0 - (-\ln 4)\right) = \frac{\ln 4}{4} = \frac{\ln 2}{2}$
步骤3:总面积与概率
总面积为两部分之和:
$\frac{1}{4} + \frac{\ln 2}{2}$
因此,所求概率为:
$\frac{1}{4} + \frac{\ln 2}{2}$