6.设Φ(x)为标准正态分布函数,X_(i)={}1,事件A发生;0,否则。(y)近似于()A. Φ(y);B. Φ((y-10)/(3));C. Φ(3y+10);D. Φ(9y+10).
A. Φ(y);
B. Φ($\frac{y-10}{3}$);
C. Φ(3y+10);
D. Φ(9y+10).
题目解答
答案
解析
本题考查知识点为中心极限定理的应用。解题思路是先判断随机变量$X_i$服从的分布,再求出$Y = \sum_{i = 1}^{100}X_i$的期望和方差,最后根据中心极限定理得到$Y$的分布函数的近似表达式。
步骤一:判断$X_i$服从的分布
已知$X_{i}=\begin{cases}1, & 事件A发生\\0, & 否则\end{cases}$,且$P(A)=0.1$,这表明$X_i$服从参数为$p = 0.1$的$0 - 1$分布,即$X_i\sim B(1,0.1)$。
步骤二:计算$X_i$的期望和方差
对于$0 - 1$分布$B(1,p)$,其期望$E(X_i)=p$,方差$D(X_i)=p(1 - p)$。
将$p = 0.1$代入可得:
$E(X_i)=0.1$
$D(X_i)=0.1\times(1 - 0.1)=0.1\times0.9 = 0.09$
步骤三:计算$Y$的期望和方差
因为$Y = \sum_{i = 1}^{100}X_i$,且$X_1,X_2,\cdots,X_{100}$相互独立,根据期望和方差的性质:
若$X_1,X_2,\cdots,X_n$相互独立,则$E(\sum_{i = 1}^{n}X_i)=\sum_{i = 1}^{n}E(X_i)$,$D(\sum_{i = 1}^{n}X_i)=\sum_{i = 1}^{n}D(X_i)$。
所以$E(Y)=E(\sum_{i = 1}^{100}X_i)=\sum_{i = 1}^{100}E(X_i)=100\times0.1 = 10$
$D(Y)=D(\sum_{i = 1}^{100}X_i)=\sum_{i = 1}^{100}D(X_i)=100\times0.09 = 9$
步骤四:根据中心极限定理求$Y$的分布函数的近似表达式
由中心极限定理可知,当$n$充分大时(本题$n = 100$),$\sum_{i = 1}^{n}X_i$近似服从正态分布$N(n\mu,n\sigma^2)$,其中$\mu = E(X_i)$,$\sigma^2 = D(X_i)$。
即$Y$近似服从正态分布$N(10,9)$。
设$Z=\frac{Y - E(Y)}{\sqrt{D(Y)}}=\frac{Y - 10}{3}$,则$Z$近似服从标准正态分布$N(0,1)$。
$Y$的分布函数$F_Y(y)=P(Y\leq y)=P(\frac{Y - 10}{3}\leq\frac{y - 10}{3})$,令$Z=\frac{Y - 10}{3}$,则$F_Y(y)=P(Z\leq\frac{y - 10}{3})$。
因为$Z$近似服从标准正态分布$N(0,1)$,其的分布函数为$\varPhi(z)$,所以$F_Y(y)\approx\varPhi(\frac{y - 10}{3})$。