若 X sim N(1, sigma^2),且 P(0 A. 0.0222B. 0.0224C. 0.0226D. 0.0228
A. 0.0222
B. 0.0224
C. 0.0226
D. 0.0228
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算,涉及标准化变换、对称性应用以及标准正态分布表的使用。
解题核心思路:
- 标准化变换:将给定的正态分布转化为标准正态分布,利用已知概率求出标准差σ。
- 对称性应用:通过已知区间概率推导标准差,再计算目标概率。
- 查表求值:结合标准正态分布表确定关键Z值对应的概率。
破题关键点:
- 识别对称区间:题目中$P(0 < X < 2)$对应均值$\mu=1$的对称区间,可快速关联到标准差σ的计算。
- 逆用标准正态分布表:通过已知概率0.9544确定Z值,进而求出σ。
步骤1:标准化变换
设$X \sim N(1, \sigma^2)$,则标准化变量为:
$Z = \frac{X - 1}{\sigma}$
原区间$0 < X < 2$对应的Z值范围为:
$\frac{0 - 1}{\sigma} = -\frac{1}{\sigma} \quad \text{和} \quad \frac{2 - 1}{\sigma} = \frac{1}{\sigma}$
步骤2:建立方程求σ
根据题意:
$P\left(-\frac{1}{\sigma} < Z < \frac{1}{\sigma}\right) = 0.9544$
利用标准正态分布的对称性:
$\Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) - \Phi\left(-\frac{1}{\sigma}\right) = 0.9544$
其中$\Phi(-a) = 1 - \Phi(a)$,代入得:
$2\Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) - 1 = 0.9544 \implies \Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) = 0.9772$
查标准正态分布表,$\Phi(2) = 0.9772$,故$\frac{1}{\sigma} = 2 \implies \sigma = 0.5$。
步骤3:计算目标概率
求$P(X < 0)$,标准化后:
$Z = \frac{0 - 1}{0.5} = -2$
因此:
$P(X < 0) = \Phi(-2) = 1 - \Phi(2) = 1 - 0.9772 = 0.0228$