Cho đa giác đều 26 cạnh. Chọn ngẫu nhiên một tứ giác có các đỉnh là đỉnh của đa giác. Xác suất để tứ giác đó có cả 4 cạnh đều không là cạnh của đa giác ban đầu bằng a/b với a/b là phân số tối

Đáp án: 363

Số cách chọn 4 đỉnh ngẫu nhiên từ 26 đỉnh của đa giác đều là \(n\left( \Omega  \right) = C_{26}^4 = 14950\)

Gọi \(A\): "tứ giác được chọn có bốn đỉnh là đỉnh của đa giác nhưng không có cạnh nào là cạnh của \((H)\)".

Gọi các đỉnh của đa giác đều lần lượt là \({A_1},{A_2},...,{A_{26}}\).

Xét tứ giác thỏa mãn điều kiện đề bài có đỉnh \({A_1}\), khi đó \({A_2}\) và \({A_{26}}\) không phải là đỉnh của tứ giác này. Ta cần chọn thêm các đỉnh \({A_i},{A_j},{A_k}\) thỏa mãn \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{i \ge 3}\\{i + 1 < j}\\{j + 1 < k}\\{k \le 25}\end{array}} \right.\) (vì giữa hai đỉnh của tứ giác phải có ít nhất 1 đỉnh của đa giác).

Từ đó \(3 \le i < j - 1 < k - 2 \le 23\), nên bộ \((i,j - 1,k - 2)\) được chọn bằng cách chọn 3 số từ tập \(\{ 3;4;5;...;23\} \), có \(C_{21}^3\) cách chọn.

Các đỉnh \({A_1},{A_i},{A_j},{A_k}\) có vai trò như nhau, ở đây ta đang cố định đỉnh \({A_1}\) nên khi đếm như vậy tới khi cố định hết 26 đỉnh của đa giác, mỗi tứ giác đã đếm lại 4 lần. Do đó số tứ giác thỏa mãn là: \(\frac{{26.C_{21}^3}}{4} = 8645\). Xác suất cần tính: \(P = \frac{{8645}}{{14950}} = \frac{{123}}{{230}}\).

\( \Rightarrow Q = a + b = 133 + 230 = 363\).

Cách 2:

Số cách chọn 4 đỉnh ngẫu nhiên từ 26 đỉnh của đa giác đều là \(n\left( \Omega  \right) = C_{26}^4 = 14950\)

Số cách chọn \[k\] đỉnh không kề nhau trên đa giác \[n\] đỉnh là \(\frac{n}{{n - k}}C_{n - k}^k = \frac{{26}}{{26 - 4}}C_{26 - 4}^4 = 8645\)

Vậy xác suất để chọn được tứ giác thỏa yêu cầu đề bài là \(P\left( A \right) = \frac{{n\left( A \right)}}{{n\left( \Omega  \right)}} = \frac{{8645}}{{14950}} = \frac{{133}}{{230}}\)

\( \Rightarrow Q = a + b = 133 + 230 = 363\).