题目
设随机变量 X 与 Y 相互独立,且 X sim N(0,1),Y sim N(1,1),则().A. PX + Y leq 0 = (1)/(2)B. PX + Y leq 1 = (1)/(2)C. PX - Y leq 0 = (1)/(2)D. PX - Y leq 1 = (1)/(2)
设随机变量 $X$ 与 $Y$ 相互独立,且 $X \sim N(0,1)$,$Y \sim N(1,1)$,则().
A. $P\{X + Y \leq 0\} = \frac{1}{2}$
B. $P\{X + Y \leq 1\} = \frac{1}{2}$
C. $P\{X - Y \leq 0\} = \frac{1}{2}$
D. $P\{X - Y \leq 1\} = \frac{1}{2}$
题目解答
答案
B. $P\{X + Y \leq 1\} = \frac{1}{2}$
解析
考查要点:本题主要考查独立正态随机变量的线性组合的分布及其概率计算,重点在于理解正态分布的性质及对称点的应用。
解题核心思路:
- 确定线性组合的分布:利用独立正态变量的和与差的均值和方差公式,确定$X+Y$和$X-Y$的分布。
- 判断对称点:正态分布的对称点为其均值,当所求概率对应的位置等于均值时,概率为$\frac{1}{2}$。
- 排除干扰项:通过比较选项中的临界值与分布的均值,判断是否满足对称点条件。
破题关键点:
- 独立正态变量的线性组合仍服从正态分布,均值为各变量均值的线性组合,方差为各变量方差的线性组合(系数平方和)。
- 正态分布的对称性:若所求概率对应的位置等于均值,则概率为$\frac{1}{2}$;否则需进一步计算。
步骤1:确定$X+Y$和$X-Y$的分布
-
$X \sim N(0,1)$,$Y \sim N(1,1)$,且$X$与$Y$独立。
-
$X+Y$的均值:$\mu_{X+Y} = \mu_X + \mu_Y = 0 + 1 = 1$
方差:$\sigma_{X+Y}^2 = \sigma_X^2 + \sigma_Y^2 = 1 + 1 = 2$
因此,$X+Y \sim N(1, 2)$。 -
$X-Y$的均值:$\mu_{X-Y} = \mu_X - \mu_Y = 0 - 1 = -1$
方差:$\sigma_{X-Y}^2 = \sigma_X^2 + \sigma_Y^2 = 1 + 1 = 2$
因此,$X-Y \sim N(-1, 2)$。
步骤2:分析各选项
选项A:$P\{X + Y \leq 0\} = \frac{1}{2}$
- $X+Y \sim N(1, 2)$,均值为$1$,而$0 < 1$,不满足对称点条件。
- 标准化后:$P\left(Z \leq \frac{0 - 1}{\sqrt{2}}\right) = P(Z \leq -0.707) \approx 0.24$,不等于$\frac{1}{2}$。
选项B:$P\{X + Y \leq 1\} = \frac{1}{2}$
- $X+Y$的均值为$1$,所求位置$1$恰好是分布的对称点。
- 标准化后:$P\left(Z \leq \frac{1 - 1}{\sqrt{2}}\right) = P(Z \leq 0) = \frac{1}{2}$,成立。
选项C:$P\{X - Y \leq 0\} = \frac{1}{2}$
- $X-Y \sim N(-1, 2)$,均值为$-1$,而$0 > -1$,不满足对称点条件。
- 标准化后:$P\left(Z \leq \frac{0 - (-1)}{\sqrt{2}}\right) = P(Z \leq 0.707) \approx 0.69$,不等于$\frac{1}{2}$。
选项D:$P\{X - Y \leq 1\} = \frac{1}{2}$
- $X-Y$的均值为$-1$,所求位置$1$远大于均值。
- 标准化后:$P\left(Z \leq \frac{1 - (-1)}{\sqrt{2}}\right) = P(Z \leq 1.414) \approx 0.92$,不等于$\frac{1}{2}$。