2019 牛客多校 1F (详细证明)

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题目

Bobo has a triangle ABC with A(x1,y1),B(x2,y2)A(x1,y1),B(x2,y2) and C(x3,y3)C(x3,y3). Picking a point P uniformly in triangle ABC, he wants to know the expectation value , where denotes the area of triangle XYZ.

Print the value of . It can be proved that it is always an integer.

解答

期望值是三角形面积的11/18, 下面给出证明。

已知A,B,C三点,P是三角形ABC内等概率分布的一个点,则可将P表示成:

其中

是两个独立的随机变量,在[0,1]内等概率分布。

uniform-random-point-in-triangle

不失一般性,设点A坐标为(0,0), ,

则有,

下面证明

求概率密度函数

设随机变量
则累积分布函数CDF可表示成

表示成重积分,则有

其中

作变量代换,

反变换为,

雅克比行列式

(雅克比行列式居然如此简单)

其中

最后一个限制由 得到。

区域如下图所示,分两种情况

(1/3这个下界是显然的)
积分区域D'

于是问题就变成了求阴影部分面积。

易得左图三角形面积的两倍是, 右边多边形面积两倍是

由cdf求pdf,概率密度函数,得

证毕。

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第一个式子是这么来的呀
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发布于 2019-07-20 20:03
菜鸡死在第一个式子
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发布于 2019-07-20 16:11

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