主題
Search

圓線段選取


ChordLength
CircleLinePicking

給定一個 單位圓,在其圓周上隨機選取兩個點,形成一條 。不失一般性,第一個點可以取為 (1,0),第二個點可以取為 (costheta,sintheta),其中 theta 在 [0,pi] 範圍內 (根據對稱性,範圍可以限制為 pi 而不是 2pi)。兩點之間的距離 s 則為

 s(theta)=sqrt(2-2costheta)=2|sin(1/2theta)|.
(1)

平均距離由下式給出

 s^_=(int_0^pis(theta)dtheta)/(int_0^pidtheta)=4/pi.
(2)
CircleLinePickingProb

機率密度函式 P_s 由下式獲得

 P_s=|(dtheta)/(ds)|P_theta=1/pi1/(sqrt(1-(1/2s)^2)).
(3)

原始矩為

mu_n^'=(int_0^pi[2sin(1/2theta)]^ndtheta)/(int_0^pidtheta)
(4)
=int_0^2(s^nds)/(pisqrt(1-(1/2s)^2))
(5)
=(2^nGamma(1/2(1+n)))/(sqrt(pi)Gamma(1+1/2n)),
(6)

給出前幾個為

mu_2^'=2
(7)
mu_3^'=(32)/(3pi)
(8)
mu_4^'=6
(9)
mu_5^'=(512)/(15pi)
(10)
mu_6^'=20
(11)

(OEIS A000984 和 OEIS A093581 以及 A001803),其中奇數項的分子是 OEIS A061549 的 4 倍。

中心矩為

mu_2=2-(16)/(pi^2)
(12)
mu_3=(8(48-5pi^2))/(3pi^3)
(13)
mu_4=6+(64(pi^2-36))/(3pi^4),
(14)

給出偏度和峰度超額為

gamma_1=(2sqrt(2)(48-5pi^2))/(3(pi^2-8)^(3/2))
(15)
gamma_2=(-9pi^4+320pi^2-2304)/(6(pi^2-8)^2).
(16)

伯特蘭悖論詢問的是,在一個半徑為 r 的圓上隨機繪製的弦,其長度 r >=r 的機率。


另請參閱

球線段選取, 伯特蘭悖論, 圓弧覆蓋, 圓點選取, 圓三角形選取, 圓盤線段選取

使用 探索

參考文獻

Sheng, T. .K. "The Distance between Two Random Points in Plane Regions." Adv. Appl. Prob. 17, 748-773, 1985.Sloane, N. J. A. Sequences A000984/M1645, A001803/M2986, A061549, and A093581 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

在 中被引用

圓線段選取

請引用為

Weisstein, Eric W. "圓線段選取。" 來自 --一個 Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/CircleLinePicking.html

主題分類