X_1, X_2, ..., X_n (n > 1) 是从总体 X sim N(0,1) 中随机抽取样本,overline(X) 为样本均值,下列错误的是()A. (overline(X))/(sqrt(n)) sim N(0,1)B. (1)/(n) (sum_(i=1)^n X_i )^2 sim chi^2C. sum_(i=1)^n X_i^2 sim chi^2(n)D. overline(X) sim N(0,1)
A. $\frac{\overline{X}}{\sqrt{n}} \sim N(0,1)$
B. $\frac{1}{n} \left(\sum_{i=1}^n X_i \right)^2 \sim \chi^2$
C. $\sum_{i=1}^n X_i^2 \sim \chi^2(n)$
D. $\overline{X} \sim N(0,1)$
题目解答
答案
A. $\frac{\overline{X}}{\sqrt{n}} \sim N(0,1)$
D. $\overline{X} \sim N(0,1)$
解析
本题考查正态分布、卡方分布的性质性质以及样本均值和样本方差的性质。解题思路是根据已知条件,结合正态分布和卡方分布的定义及性质,逐一分析每个选项。
选项A
已知总体$X \sim N(0,1)$,样本$X_1, X_2, \cdots, X_n (n > 1)$是从总体中随机抽取的样本,样本均值$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i$。
根据正态分布的性质:若$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立且都服从$N(\mu,\sigma^2)$,则$\overline{X} \sim N(\mu,\frac{\sigma^2}{n})$。
在本题中$\mu = 0$,$\sigma^2 = 1$,所以$\overline{X} \sim N(0,\frac{1}{n})$。
对$\overline{X}$进行标准化:$\frac{\overline{X}}{\sqrt{\frac{1}{n}}}=\frac{\overline{X}}{\sqrt{\frac{1}{n}}}$,根据标准化的性质,若$Y \sim N(\mu,\sigma^2)$,则$\frac{Y - \mu}{\sigma} \sim N(0,1)$。
所以$\frac{\overline{X}}{\sqrt{\frac{1}{n}}}=\frac{\overline{X}}{\sqrt{\frac{1}{n}}}\sim N(0,1)$,即$\frac{\overline{X}}{\sqrt{n}} \sim N(0,1)$,选项A正确。
选项B
已知$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i$,则$\frac{1}{n} \left(\sum_{i=1}^n X_i \right)^2=\overline{X}^2$。
因为$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立且都服从$N(0,1)$,$\overline{X} \sim N(0,\frac{1}{n})$,根据卡方分布的定义:若$Z \sim N(0,1)$,则$Z^2 \sim \chi^2(1)$。
令$Z = \frac{\overline{X}}{\sqrt{\frac{1}{n}}}$,则$Z^2=\frac{\overline{X}^2}{\frac{1}{n}} = n\overline{X}^2$,所以$\overline{X}^2=\frac{1}{n}Z^2$,$\frac{1}{n} \left(\sum_{i=1}^n X_i \right)^2=\overline{X}^2$不服从$\chi^2$分布,选项B错误。
选项C
已知总体$X \sim N(0,1)$,样本$X_1, X_2, \cdots, X_n (n > 1)$是从总体中随机抽取的样本,且$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立。
根据卡方分布的定义:若$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立且都服从$N(0,1)$,则$\sum_{i = 1}^{n}X_i^2 \sim \chi^2(n)$,所以选项C正确。
选项D
已知总体$X \sim N(0,1)$,样本$X_1, X_2, \cdots, X_n (n > 1)$是从总体中随机抽取的样本,样本均值$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i$。
根据正态分布的性质:若$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立且都服从$N(\mu,\sigma^2)$,则$\overline{X} \sim N(\mu,\frac{\sigma^2}{n})$。
在本题中$\mu = 0$,$\sigma^2 = 1$,所以$\overline{X} \sim N(0,\frac{1}{n})$,而不是$\overline{X} \sim N(0,1)$,选项D错误。