设随机变量X的概率密度函数是f (x)= (1)/(sqrt(pi)) e^-x^2 + 4x - 4,则有().A. X sim N(2, (1)/(2))B. X sim N(4, (1)/(4))C. X sim N(0, 1)D. X sim N(2, 1)
A. $X \sim N(2, \frac{1}{2})$
B. $X \sim N(4, \frac{1}{4})$
C. $X \sim N(0, 1)$
D. $X \sim N(2, 1)$
题目解答
答案
解析
本题考查正态分布概率密度函数的形式及参数的确定。解题思路是先将给定的概率密度函数进行变形,使其与正态分布概率密度函数的标准形式进行对比,从而确定正态分布的参数$\mu$和$\sigma^2$。
步骤一:对给定的概率密度函数进行变形
已知随机变量$X$的概率密度函数是$f (x)= \frac{1}{\sqrt{\pi}} e^{-x^2 + 4x - 4}$,对指数部分进行配方:
$-x^2 + 4x - 4=-(x^2 - 4x + 4)=-(x - 2)^2$
所以$f(x) = \frac{1}{\sqrt{\pi}} e^{-(x - 2)^2}$。
步骤二:回顾正态分布概率密度函数的标准形式
正态分布$N(\mu,\sigma^2)$的概率密度函数为$f(x) = \frac{1}{\sigma \sqrt{2\pi}} e^{-\frac{(x - \mu)^2}{2\sigma^2}}$,其中$\mu$为均值,$\sigma^2$为方差。
步骤三:对比变形后的函数与标准形式,确定参数
将$f(x) = \frac{1}{\sqrt{\pi}} e^{-(x - 2)^2}$与$f(x) = \frac{1}{\sigma \sqrt{2\pi}} e^{-\frac{(x - \mu)^2}{2\sigma^2}}$进行对比:
- 对于指数部分,可得$\mu = 2$。
- 对于指数部分的系数,有$1 = \frac{1}{2\sigma^2}$,解方程$\frac{1}{2\sigma^2}=1$,两边同时乘以$2\sigma^2$得到$1 = 2\sigma^2$,再两边同时除以$2$,解得$\sigma^2 = \frac{1}{2}$。
步骤四:验证系数部分
将$\sigma^2 = \frac{1}{2}$代入$\frac{1}{\sigma \sqrt{2\pi}}$中,可得$\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{2}} \sqrt{2\pi}}=\frac{1}{\sqrt{\frac{1}{2}\times2\pi}}=\frac{1}{\sqrt{\pi}}$,与给定函数的系数一致。
综上,$X$服从正态分布$N(2, \frac{1}{2})$。