平面上给出10个点,任何三点都不共线,作4条线段,每条线段连接平面上的两个点.这些线段是任选的,且这些线段都有相同的被选的可能性.由这些线段中的某三条线段构成以给定10点中三点为顶点的三角形的概率为 $\frac{m}{n}$,其中 $m$,$n$ 为互素的正整数.求 $m+n$.
【难度】
【出处】
1999年第17届美国数学邀请赛(AIME)
【标注】
【答案】
489
【解析】
若10个点间连4条线段构成了一个三角形,则该三角形有 $\text{C}_{10}^{3}$ 种选择方式,而对于第四条线段,若其有一个顶点属于上述三角形,则有 $3\times7=21$ 种选择方式,若其中的两个顶点均不属上述三角形,则有 $\text{C}_{7}^{2}=21$ 种选择方式,故构成一个三角形的4条线段有 $\text{C}_{10}^{3}\left( 21+21 \right)=42\text{C}_{10}^{3}$ 种选择方式.
另一方面,从10个点的两两间可能的 $\text{C}_{10}^{2}=45$ 条线段中取4条有 $\text{C}_{45}^{4}$ 种方式,
故 $\frac{m}{n}=\frac{42\cdot\text{C}_{10}^{3}}{\text{C}_{45}^{4}}=\frac{16}{473}$,从而 $m+n=16+473=489$.
另一方面,从10个点的两两间可能的 $\text{C}_{10}^{2}=45$ 条线段中取4条有 $\text{C}_{45}^{4}$ 种方式,
故 $\frac{m}{n}=\frac{42\cdot\text{C}_{10}^{3}}{\text{C}_{45}^{4}}=\frac{16}{473}$,从而 $m+n=16+473=489$.
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