3.X~N(1,1),其密度函数为f(x),分布函数为F(x),则有【 】。A (A) p(X≤0)=p(X≥0)=0.5B (B) f(x)=f(-x),x∈(-∞,+∞)C (D) F(x)=1-F(-x),x∈(-∞,+∞)D (C) p(X≤1)=p(X≥1)=0.5
题目解答
答案
根据题目给出的信息,随机变量 $X$ 服从正态分布 $N(1,1)$。
首先,我们需要明确正态分布 $N(\mu, \sigma^2)$ 的参数含义:
- $\mu$ 是均值(期望),决定了分布曲线的对称轴位置。
- $\sigma^2$ 是方差,决定了曲线的形状。
在本题中,$X \sim N(1,1)$,这意味着:
- 均值 $\mu = 1$
- 方差 $\sigma^2 = 1$(即标准差 $\sigma = 1$)
正态分布的概率密度函数 $f(x)$ 和分布函数 $F(x)$ 具有以下重要性质:
- 概率密度函数 $f(x)$ 的图像是一条关于直线 $x = \mu$ 对称的钟形曲线。
- 分布函数 $F(x) = P(X \leq x)$ 表示随机变量落在区间 $(-\infty, x]$ 上的概率。
- 由于对称性,$P(X \leq \mu) = P(X \geq \mu) = 0.5$。
接下来,我们逐一分析各个选项:
-
选项 (A) $P(X \leq 0) = P(X \geq 0) = 0.5$
正态分布 $N(1,1)$ 的对称轴是 $x = 1$。只有当 $x$ 等于均值 $\mu$ 时,其左右两侧的概率才各为 $0.5$。这里的 $0$ 并不是均值 $1$,因此 $P(X \leq 0)$ 不等于 $0.5$(实际上,因为 $0 < 1$,$P(X \leq 0)$ 小于 $0.5$)。所以选项 (A) 错误。 -
选项 (B) $f(x) = f(-x), x \in (-\infty, \infty)$
这个等式表示密度函数 $f(x)$ 是一个偶函数,即其图像关于 $y$ 轴(直线 $x=0$)对称。然而,已知 $X \sim N(1,1)$,其密度函数关于直线 $x = 1$ 对称,而不是关于 $x = 0$ 对称。所以选项 (B) 错误。 -
选项 (D) $F(x) = 1 - F(-x), x \in (-\infty, +\infty)$
这个等式通常适用于均值为 $0$ 的正态分布(标准正态分布 $N(0,1)$)。对于一般的正态分布 $N(\mu, \sigma^2)$,对称性体现为 $F(\mu + x) = 1 - F(\mu - x)$。在本题中 $\mu = 1$,正确的对称关系应该是 $F(1 + x) = 1 - F(1 - x)$,而不是 $F(x) = 1 - F(-x)$。所以选项 (D) 错误。 -
选项 (C) $P(X \leq 1) = P(X \geq 1) = 0.5$
由于 $X \sim N(1,1)$,其均值 $\mu = 1$。正态分布关于均值对称,因此随机变量小于等于均值的概率和大于等于均值的概率均为 $0.5$。即 $P(X \leq 1) = P(X \geq 1) = 0.5$。这与选项 (C) 完全一致。
综上所述,正确的选项是 (C)。
解析
本题考查正态分布的性质,解题思路是根据正态分布$N(\mu, \sigma^2)$中均值$\mu$和方差$\sigma^2$的含义,以及正态分布概率密度函数和分布函数的性质,对每个选项进行逐一分析判断。
- 选项A分析:
已知随机变量$X$服从正态分布$N(1,1)$,则均值$\mu = 1$,方差$\sigma^2 = 1$。正态分布的概率密度函数图像关于直线$x = \mu$对称,即关于$x = 1$对称。只有当$x$等于均值$\mu$时,$P(X \leq x) = P(X \geq x) = 0.5$。而这里$x = 0\neq1$,因为$0 < 1$,根据正态分布的对称性可知$P(X \leq 0)<0.5$,所以$P(X \leq 0) = P(X \geq 0) = 0.5$不成立,选项A错误。 - 选项B分析:
若$f(x) = f(-x), x \in (-\infty, \infty)$,则概率密度函数$f(x)$是偶函数,其图像关于$y$轴(直线$x = 0$)对称。但$X \sim N(1,1)$,其密度函数关于直线$x = 1$对称,并非关于$x = 0$对称,所以选项B错误。 - 选项C分析:
对于正态分布$N(\mu, \sigma^2)$,由于其关于均值$\mu$对称,所以$P(X \leq \mu) = P(X \geq \mu) = 0.5$。在本题中$\mu = 1$,那么$P(X \leq 1) = P(X \geq 1) = 0.5$,选项C正确。 - 选项D分析:
对于均值为$0$的正态分布(标准正态分布$N(0,1)$),有$F(x) = 1 - F(-x), x \in (-\infty, +\infty)$。对于一般的正态分布$N(\mu, \sigma^2)$,对称性体现为$F(\mu + x) = 1 - F(\mu - x)$。本题中$\mu = 1$,正确的对称关系应该是$F(1 + x) = 1 - F(1 - x)$,而不是$F(x) = 1 - F(-x)$,所以选项D错误。