Nem jött ki a végén egyszerű képlet, de azért elküldöm:
Kis egyszerűsítés először:
`P(2 < |x|+|y| < 3) = P(0 < |x|+|y| < 3)-P(0 < |x|+|y| < 2)`
és persze a 4 egyforma síknegyed miatt:
`= 4·(P(0 < x+y < 3)-P(0 < x+y ≤ 2))` ahol `x > 0` és `y > 0`
Így nem ferde csíkban kell integrálni, hanem háromszögben, az kicsit egyszerűbb.
(Természetesen a határokat (vagyis kisebb helyett kisebb-egyenlő) mindegy, hogy bevesszük vagy nem, annak az egyenesnek nulla a valószínűsége.)
Az egyik ilyen háromszögben (az `x+y=3` egyenes alatti területen) az integrál ez lesz:
`p_3=int_0^3 int_0^(3-x) 1/(2π) e^(-(x^2+y^2)/2) dy dx`
Menjünk át polárba:
`x=r·cos\ ω`
`y=r·sin\ ω`
A Jacobi determináns `r`, ezért `dxdy`-ból `r·drdω` lesz.
A szög megy 0-tól `π/2`-ig, a sugár pedig 0-tól a szögfüggő `r(ω)`-ig, ami így jön ki:
`x+y=r(ω)·(cos\ ω+sin\ ω)=3`
`r(ω)=3/(cos\ ω+sin\ ω)`
Az integrál tehát ez lesz:
`p_3=1/(2π) int_0^(π/2) int_0^(3/(cos\ ω+sin\ ω)) r·e^(-r^2/2)\ dr\ dω`
`p_3=1/(2π) int_0^(π/2) [-e^(-r^2/2)]_0^(3/(cos\ ω+sin\ ω))\ dω`
`p_3=1/(2π) int_0^(π/2) 1-e^(-3^2/(2(cos\ ω+sin\ ω)^2))\ dω`
és itt elakadtam...
Ha meglenne, akkor persze `4(p_3-p_2)` lenne a megoldás.
Matlabbal/Octave-val megoldható. Nem az kell? Mondjuk
https://octave-online.net/
Eredeti integrál:
fun = @(x,y) exp( - (x.^2 + y.^2 )/2)/(2*pi); y2max = @(x) 2 - x; y3max = @(x) 3 - x;
4*(integral2(fun,0,3,0,y3max)-integral2(fun,0,2,0,y2max))
ans = 0.22321
A többit is kiszámoltam, csak hogy lássam, hogy nem rontottam el:
Poláros:
pol = @(omega,r) r.*exp(-(r.^2)/2)/(2*pi); rmax = @(m, omega) m ./ (sin(omega) + cos(omega));
r3max = @(omega) rmax(3, omega); r2max = @(omega) rmax(2, omega);
4*(integral2(pol,0,pi/2,0,r3max)-integral2(pol,0,pi/2,0,r2max))
ans = 0.22321
Vagy már a végső poláros képlet:
fun = @(m, omega) (1 .- exp(-(m.^2) ./ (2.*(sin(omega)+cos(omega)).^2)))./(2*pi);
fun2 = @(omega) fun(2, omega); fun3 = @(omega) fun(3, omega);
4*(integral(fun3,0,pi/2)-integral(fun2,0,pi/2))
ans = 0.22321