题目
设总体sim N((0,3)^2), X1,X2···X18是来自总体X的样本,证明:统计量sim N((0,3)^2), X1,X2···X18服从参数9的t分布。
设总体
是来自总体X的样本,证明:统计量
服从参数9的t分布。
题目解答
答案
先将正态分布归一化
设
,

所以
同时设
所以



同时
,所以以
服从参数9的t分布,得证。
解析
步骤 1:标准化正态分布
设${X}_{i}=\dfrac {{X}_{i}}{3}$,则${X}_{i}\sim N(0,1)$,因为$X\sim N(0,3^2)$,所以标准化后的${X}_{i}$服从标准正态分布$N(0,1)$。
步骤 2:求和的正态分布
设$X'={X}_{1}'+{X}_{2}'+\cdots+{X}_{9}'$,则$X'\sim N(0,9)$,因为每个${X}_{i}'$都是独立的$N(0,1)$分布,所以它们的和$X'$服从$N(0,9)$分布。
步骤 3:求和的平方和的卡方分布
设${Y'}_{12}={({X}_{10}')}^{2}+{({X}_{11}')}^{2}+\cdots+{({X}_{18}')}^{2}$,则${Y'}_{12}\sim \chi^{2}(9)$,因为每个${X}_{i}'$都是独立的$N(0,1)$分布,所以它们的平方和服从自由度为9的卡方分布$\chi^{2}(9)$。
步骤 4:构造t分布
$T=\dfrac {{X}_{1}+{X}_{2}+\cdots+{X}_{9}}{\sqrt {{{X}_{10}}^{2}+{{X}_{11}}^{2}+\cdots+{{X}_{18}}^{2}}}$
$=\dfrac {{x}_{1}+{x}_{2}+\cdots+{x}_{9}}{\sqrt {{({x}_{10})}^{2}+{({x}_{11})}^{2}+\cdots+{({x}_{18})}^{2}}}$
$=\dfrac {x'}{\sqrt {Y'_{12}}}$
$=\dfrac {\dfrac {x'}{3}}{\sqrt {\dfrac {Y'_{12}}{9}}}$
因为$\dfrac {X'}{3}\sim N(0,1)$,${Y'}_{12}\sim \chi^{2}(9)$,所以$T$服从参数为9的t分布。
设${X}_{i}=\dfrac {{X}_{i}}{3}$,则${X}_{i}\sim N(0,1)$,因为$X\sim N(0,3^2)$,所以标准化后的${X}_{i}$服从标准正态分布$N(0,1)$。
步骤 2:求和的正态分布
设$X'={X}_{1}'+{X}_{2}'+\cdots+{X}_{9}'$,则$X'\sim N(0,9)$,因为每个${X}_{i}'$都是独立的$N(0,1)$分布,所以它们的和$X'$服从$N(0,9)$分布。
步骤 3:求和的平方和的卡方分布
设${Y'}_{12}={({X}_{10}')}^{2}+{({X}_{11}')}^{2}+\cdots+{({X}_{18}')}^{2}$,则${Y'}_{12}\sim \chi^{2}(9)$,因为每个${X}_{i}'$都是独立的$N(0,1)$分布,所以它们的平方和服从自由度为9的卡方分布$\chi^{2}(9)$。
步骤 4:构造t分布
$T=\dfrac {{X}_{1}+{X}_{2}+\cdots+{X}_{9}}{\sqrt {{{X}_{10}}^{2}+{{X}_{11}}^{2}+\cdots+{{X}_{18}}^{2}}}$
$=\dfrac {{x}_{1}+{x}_{2}+\cdots+{x}_{9}}{\sqrt {{({x}_{10})}^{2}+{({x}_{11})}^{2}+\cdots+{({x}_{18})}^{2}}}$
$=\dfrac {x'}{\sqrt {Y'_{12}}}$
$=\dfrac {\dfrac {x'}{3}}{\sqrt {\dfrac {Y'_{12}}{9}}}$
因为$\dfrac {X'}{3}\sim N(0,1)$,${Y'}_{12}\sim \chi^{2}(9)$,所以$T$服从参数为9的t分布。