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17平面向量★★★★☆
在平行四边形 ABCDABCD 中,OO 是 ACAC 与 BDBD 的交点,PP,QQ,MM,NN 分别是线段 OAOA,OBOB,OCOC,ODOD 的中点. 在 AA,PP,MM,CC 中任取一点记为 EE,在 BB,QQ,NN,DD 中任取一点记为 FF. 设 GG 为满足向量 OG→=OE→+OF→\overrightarrow{OG} = \overrightarrow{OE} + \overrightarrow{OF} 的点,则在上述的点 GG 组成的集合中的点,落在平行四边形 ABCDABCD 外(不含边界)的概率为______.
\begin{answer} 34\frac{3}{4} \end{answer}
\begin{solution} 以 OO 为原点,设 OA→=a\overrightarrow{OA}=\boldsymbol{a}, OB→=b\overrightarrow{OB}=\boldsymbol{b}. 由于平行四边形的对角线互相平分, OC→=−a\overrightarrow{OC}=-\boldsymbol{a},OD→=−b\overrightarrow{OD}=-\boldsymbol{b}. 所以 EE 对应的系数只能是 11,12\frac12,−12-\frac12,−1-1,即 OE→=sa\overrightarrow{OE}=s\boldsymbol{a},其中 s∈{1,12,−12,−1}s\in\left\{1,\frac12,-\frac12,-1\right\}. 同理 OF→=tb\overrightarrow{OF}=t\boldsymbol{b},其中 t∈{1,12,−12,−1}t\in\left\{1,\frac12,-\frac12,-1\right\}. 因而
OG→=sa+tb\overrightarrow{OG}=s\boldsymbol{a}+t\boldsymbol{b}
在基底 a\boldsymbol{a},b\boldsymbol{b} 下,平行四边形 ABCDABCD 的四个顶点为 (1,0)(1,0),(0,1)(0,1),(−1,0)(-1,0),(0,−1)(0,-1),其内部及边界为 ∣s∣+∣t∣⩽1|s|+|t|\leqslant1. 当且仅当 ∣s∣=∣t∣=12|s|=|t|=\frac12 时,∣s∣+∣t∣=1|s|+|t|=1,对应 2×2=42\times2=4 个选择,所得点在边界上,不计入外部. 其余 16−4=1216-4=12 个选择满足 ∣s∣+∣t∣>1|s|+|t|>1,所得点在平行四边形外部.
因此所求概率为
1216=34\frac{12}{16}=\frac34
\end{solution}

2010 · 浙江 · 文 · 第 17 题 · 填空题

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