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> Experimento aleatorio 3, Uniformes en la circunferencia.
2.718281828
mensaje Feb 12 2019, 09:15 PM
Publicado: #1


Dios Matemático Supremo
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Usted toma tres puntos aleatoriamente en una circunferencia (da igual el radio) y con ellos, forma un triangulo.

1)¿Cual es la probabilidad de que el centro de la circunferencia quede dentro del triángulo?
2)¿Cual es el área esperada de dicho triangulo?
3) Si ahora toma n puntos (n>3) de forma aleatoria en la circunferencia y forma un polígono. ¿Cual es la probabilidad de que el centro quede cubierto por dicho polígono?
4) Si ahora se tiene el siguiente caso: Se toman tres puntos aleatorios dentro de un círculo y se forma un triangulo. ¿Cual es la probabilidad de que el centro quede cubierto por éste?

Saludos
Claudio.



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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
Candidato a Doctor en Estadística UC. Campus San Joaquin
Si todo sale bien, estaría defendiendo en Julio 2024.

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mamboraper
mensaje Jul 5 2020, 07:05 PM
Publicado: #2


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TEX: 1. Sean $X_1$, $X_2$, $X_3$ las v.a.'s que representan a los puntos de la circunferencia donde $X_i\sim U[0,2\pi]$. Notar que para que el centro de la circunferencia quede dentro del triángulo (al evento le llamamos $T$) debe ocurrir que los ángulos del triángulo no midan más de $\frac{\pi}{2}$, luego si $X_1<X_2<X_3$ debe ocurrir que $X_2 - X_1<\pi$, $X_3-X_2<\pi$, $X_3-X_1>\pi$, de esto sigue que $$\mathbb{P}(T,X_1<X_2<X_3) =\mathbb{P}(0<X_2 - X_1<\pi, 0<X_3-X_2<\pi, X_3-X_1>\pi) $$ $$ = \frac{1}{2\pi}\int_{0}^{2\pi}\mathbb{P}(0<X_2 - t<\pi, 0<X_3-X_2<\pi, X_3-t>\pi)dt$$ $$ = \frac{1}{(2\pi)^2}\int_{0}^{2\pi}\int_{t}^{\min{\{t+\pi,2\pi\}}}\mathbb{P}(\max{\{s,t+\pi\}}<X_3<s+\pi)dsdt$$ $$ =\frac{1}{(2\pi)^3}\int_{0}^{2\pi}\int_{t}^{\min{\{t+\pi,2\pi\}}} (\min{\{s+\pi,2\pi\}}-\max{\{s,t+\pi\}})dsdt $$ $$ = \frac{1}{(2\pi)^3}\int_{0}^{\pi}\int_{t}^{\min{\{t+\pi,2\pi\}}} (\min{\{s+\pi,2\pi\}}-\max{\{s,t+\pi\}})dsdt $$ $$ =\frac{1}{(2\pi)^3}\int_{0}^{\pi}\int_{t}^{t+\pi} (\min{\{s+\pi,2\pi\}}-(t+\pi))dsdt = \frac{1}{(2\pi)^{3}}\frac{\pi^3}{3} = \frac{1}{24}$$ Y además vemos que los demás casos son análogos a este y por tanto $\mathbb{P}(T) =  6\cdot \frac{1}{24} =\frac{1}{4}$


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mamboraper
mensaje Jun 1 2022, 08:43 PM
Publicado: #3


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TEX: <br />2. Si $A(X_1,X_2,X_3)$ es el área del triángulo, entonces si $X_1<X_2<X_3$ $$\mathcal{A}=A(X_1,X_2,X_3) = \frac{r^2}{2}(\sin(X_2-X_1)+\sin(X_3-X_2)+\sin(X_3-X_1))\mathbf{1}_{T}$$<br />Luego, se sigue que <br />\begin{eqnarray*}<br /> \mathbb{E}(\mathcal{A}) &=& \frac{6r^2}{2(2\pi)^3}\int_0^\pi\int_{t_1+\pi}^{2\pi}\int_{t_3-\pi}^{t_1+\pi}(\sin(t_2-t_1) + \sin(t_3-t_2)+\sin(t_3-t_1))dt_2dt_3dt_1\\<br />&=& \frac{6r^2}{2(2\pi)^3}\cdot 8= \frac{3r^2}{\pi^3}<br />\end{eqnarray*}<br /><br />

Mensaje modificado por mamboraper el Jun 1 2022, 09:08 PM


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