在区间[−π2,π2][- \dfrac{π}{2}, \dfrac{π}{2}] 上随机取一个数xx,cos⁡x\cos x的值介于00到12\dfrac{1}{2}之间的概率为( ).
A. 13\dfrac{1}{3}
B. 2π\dfrac{2}{π}
C. 12\dfrac{1}{2}
D. 23\dfrac{2}{3}

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完整解法

1. 确定样本空间的总长度

由题意,数 xx 随机取自区间 I=[−π2,π2]I = \left[- \dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right],该区间的长度为:
Ltotal=π2−(−π2)=πL_{total} = \dfrac{\pi}{2} - \left(-\dfrac{\pi}{2}\right) = \pi

2. 求解满足条件的不等式得到符合要求的区间

要使 cos⁡x\cos x 的值介于 00 到 12\dfrac{1}{2} 之间,即:
0<cos⁡x<120 < \cos x < \dfrac{1}{2}
由于 x∈[−π2,π2]x \in \left[- \dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right],结合余弦函数在该区间上的图象与性质,可得:
x∈[−π2,−π3)∪(π3,π2]x \in \left[- \dfrac{\pi}{2}, -\dfrac{\pi}{3}\right) \cup \left(\dfrac{\pi}{3}, \dfrac{\pi}{2}\right]

3. 计算符合条件区间的长度并应用几何概型公式计算概率

符合条件的区间的总长度为:
Levent=(−π3−(−π2))+(π2−π3)=π6+π6=π3L_{event} = \left(-\dfrac{\pi}{3} - \left(-\dfrac{\pi}{2}\right)\right) + \left(\dfrac{\pi}{2} - \dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{\pi}{6} + \dfrac{\pi}{6} = \dfrac{\pi}{3}
根据几何概型(长度型)的概率计算公式,所求概率为:
P=LeventLtotal=π3π=13P = \dfrac{L_{event}}{L_{total}} = \dfrac{\dfrac{\pi}{3}}{\pi} = \dfrac{1}{3}

答案

A

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