题目
若随机变量 X 服从均值为 2 、方差为 σ2 的正态分布 , 且 P(2<X<4)=0.3, 则 P(X<0)=___.
若随机变量
题目解答
答案
由题意,X~N(2,σ
2)
∴
∽N(0,1),
记N(0,1)的分布函数为Φ 0(x),
∴P{2<X<4}=P{ 0<
<
}=
Φ0(
)-Φ
0(0)
=Φ0(
)-0.5=0.3,
即: Φ0(
)=0.8,
又:P{X<0}=P{
<
}=
Φ0(-
)=
1-Φ0(
),
∴P{X<0}=1-0.8=0.2.
∴
| X-2 |
| σ |
记N(0,1)的分布函数为Φ 0(x),
∴P{2<X<4}=P{ 0<
| X-2 |
| σ |
| 2 |
| σ |
| 2 |
| σ |
| 2 |
| σ |
即: Φ0(
| 2 |
| σ |
又:P{X<0}=P{
| X-2 |
| σ |
| -2 |
| σ |
| 2 |
| σ |
| 2 |
| σ |
∴P{X<0}=1-0.8=0.2.
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、标准正态分布函数的性质以及对称性的应用。
解题核心思路:
- 标准化变换:将正态分布变量转化为标准正态变量,利用标准正态分布表或函数计算概率。
- 区间概率转换:将给定的区间概率转化为标准正态分布下的概率差,建立方程求解关键参数。
- 对称性应用:通过标准正态分布的对称性,将所求概率转化为已知概率的补集。
破题关键点:
- 正确写出标准化后的表达式,确定标准正态变量的取值范围。
- 利用已知概率建立方程,求出标准正态分布函数在特定点的值。
- 利用对称性直接关联所求概率与已知概率,避免重复计算。
标准化变换
设随机变量 $X \sim N(2, \sigma^2)$,则标准化后有:
$Z = \frac{X - 2}{\sigma} \sim N(0, 1)$
处理已知概率
根据题意,$P(2 < X < 4) = 0.3$,标准化后对应:
$P\left(0 < Z < \frac{2}{\sigma}\right) = \Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right) - \Phi(0) = 0.3$
其中 $\Phi(0) = 0.5$,因此:
$\Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right) = 0.8$
求解目标概率
要求 $P(X < 0)$,标准化后对应:
$P\left(Z < \frac{0 - 2}{\sigma}\right) = \Phi\left(-\frac{2}{\sigma}\right)$
利用标准正态分布的对称性:
$\Phi\left(-\frac{2}{\sigma}\right) = 1 - \Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right) = 1 - 0.8 = 0.2$