Determinar la media (el promedio) de las distancias de dos puntos que se encuentran sobre la circunferencia de radio uno.
f[t_] := {Cos[t], Sin[t]}
Graphics[{Circle[],
Table[{Hue[Cos[i]],
Line[{f[RandomReal[2 Pi]], f[RandomReal[2 Pi]]}]}, {i, 100}]}]
Considerando los puntos en coordenadas polares son de radio 1 y únicamente quedan determinados por su ángulo.
La distancia entre los puntos (Cos(t1),Sen(t1)) y (Cos(t2),Sen(t2)) es:
Simplify[Sqrt[(Cos[t1] - Cos[t2])^2 + (Sin[t1] - Sin[t2])^2]]
Como, t1 y t2 toman valores entre 0 y 2Pi, por la fórmula del valor medio tenemos:
4/π
Comprobándolo por medio de una simulación:
Para 100 líneas:
ss = 0; pro = {}; nn = 100; Do[t1 = RandomReal[2 Pi];
t2 = RandomReal[2 Pi];
ss = ss + Sqrt[2 - 2 Cos[t1 - t2]]; AppendTo[pro, ss/i], {i, nn}];
Show[Plot[4/Pi, {x, 0, nn}, PlotStyle -> Red, PlotRange -> {0, 1.5},
PlotLabels -> "Expressions"], ListPlot[pro]]
Para 1000 líneas :
Para 100000 líneas :
Que se corresponde con los resultados teóricos.
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