题目
(6)设总体X服从参数为2的指数分布,-|||-(X1,X2,···,xn)为来自总体X的简单随机样-|||-本,则当 arrow infty 时, _(n)=dfrac (1)(n)sum _(i=1)^n({X)_(i)}^2 依概率收敛-|||-于 __

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查大数定律的应用以及指数分布的期望与方差的计算。
解题核心思路:
题目中要求的是当样本量趋于无穷大时,样本均值的平方的平均值依概率收敛的值。根据辛钦大数定律,独立同分布的随机变量函数的平均值依概率收敛于其期望值。因此,关键在于计算$X_i^2$的期望值。
破题关键点:
- 指数分布参数的确认:题目中总体$X$服从参数为2的指数分布,需明确参数形式(速率参数$\lambda=2$)。
- 计算$E(X^2)$:利用方差公式$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2$,结合指数分布的期望和方差推导。
步骤1:确定指数分布的参数形式
指数分布的速率参数$\lambda=2$,其概率密度函数为:
$f(x) = \begin{cases} 2e^{-2x}, & x \geq 0, \\ 0, & \text{其他}. \end{cases}$
此时,$E(X) = \dfrac{1}{\lambda} = \dfrac{1}{2}$,$D(X) = \dfrac{1}{\lambda^2} = \dfrac{1}{4}$。
步骤2:计算$E(X^2)$
根据方差公式:
$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 \implies E(X^2) = D(X) + [E(X)]^2.$
代入已知值:
$E(X^2) = \dfrac{1}{4} + \left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = \dfrac{1}{4} + \dfrac{1}{4} = \dfrac{1}{2}.$
步骤3:应用辛钦大数定律
由于$X_1, X_2, \dots, X_n$独立同分布,且$E(X_i^2)$存在,由大数定律得:
$Y_n = \dfrac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} X_i^2 \xrightarrow{P} E(X^2) = \dfrac{1}{2} \quad (n \to \infty).$