题目
设总体 X sim N(0,1),(X_1, X_2, ... X_6) 为来自总体 X 的简单随机样本,则 k=()时,(k cdot sum_(i=1)^4 X_i)/(sqrt(X_5^2 + X_6^2)) sim tA. (sqrt(2))/(2)B. 2C. sqrt(2)D. (1)/(2)
设总体 $X \sim N(0,1)$,$(X_1, X_2, \cdots X_6)$ 为来自总体 $X$ 的简单随机样本,则 $k=$()时,$\frac{k \cdot \sum_{i=1}^{4} X_i}{\sqrt{X_5^2 + X_6^2}} \sim t$
A. $\frac{\sqrt{2}}{2}$
B. $2$
C. $\sqrt{2}$
D. $\frac{1}{2}$
题目解答
答案
A. $\frac{\sqrt{2}}{2}$
解析
考查要点:本题主要考查t分布的构造条件,涉及标准正态分布、卡方分布的性质以及独立随机变量的线性组合。
解题核心思路:
- 分子部分:确定$\sum_{i=1}^{4} X_i$的分布,将其标准化为标准正态变量。
- 分母部分:分析$X_5^2 + X_6^2$的分布,确认其为自由度为2的卡方分布。
- 构造t分布:根据t分布的定义,分子为标准正态变量,分母为卡方变量的平方根(需调整自由度),通过系数匹配确定$k$的值。
破题关键点:
- 独立性:分子与分母对应的随机变量需独立。
- 标准化处理:将分子的和转化为标准正态变量,分母转化为卡方分布的平方根形式。
分子部分分析
$\sum_{i=1}^{4} X_i$是4个独立标准正态变量的和,其分布为:
$\sum_{i=1}^{4} X_i \sim N(0, 4)$
标准化后可表示为:
$\sum_{i=1}^{4} X_i = 2Z \quad (Z \sim N(0,1))$
分母部分分析
$X_5^2 + X_6^2$是2个独立标准正态变量的平方和,服从自由度为2的卡方分布:
$X_5^2 + X_6^2 \sim \chi^2(2)$
因此,分母可表示为:
$\sqrt{X_5^2 + X_6^2} = \sqrt{U} \quad (U \sim \chi^2(2))$
构造t分布
根据t分布的定义:
$t = \frac{Z}{\sqrt{U/n}}$
其中$Z \sim N(0,1)$,$U \sim \chi^2(n)$且独立。本题中:
- 分子为$k \cdot \sum_{i=1}^{4} X_i = k \cdot 2Z$
- 分母为$\sqrt{X_5^2 + X_6^2} = \sqrt{U}$
需满足:
$\frac{k \cdot 2Z}{\sqrt{U}} = \frac{Z}{\sqrt{U/2}}$
化简得:
$k \cdot 2 = \sqrt{2} \quad \Rightarrow \quad k = \frac{\sqrt{2}}{2}$