题目
下列各函数中,可作为某随机变量分布函数的是()。A. F_1(x)= (1)/(1 + x^2),-infty B. F_2(x)= } (x)/(1 + x), & x > 0, 0, & x leq 0 ,-infty D. F_4(x)= (3)/(4) + (1)/(2pi) arctan x,-infty
下列各函数中,可作为某随机变量分布函数的是()。
A. $F_1(x)= \frac{1}{1 + x^2}$,$-\infty < x < +\infty$
B. $F_2(x)= \begin{cases} \frac{x}{1 + x}, & x > 0, \\ 0, & x \leq 0 \end{cases}$
C. $F_3(x)= e^{-x}$,$-\infty < x < +\infty$
D. $F_4(x)= \frac{3}{4} + \frac{1}{2\pi} \arctan x$,$-\infty < x < +\infty$
题目解答
答案
B. $F_2(x)= \begin{cases} \frac{x}{1 + x}, & x > 0, \\ 0, & x \leq 0 \end{cases}$
解析
步骤 1:检查非递减性
- 对于选项 A,$F_1(x) = \frac{1}{1 + x^2}$,其导数 $F_1'(x) = -\frac{2x}{(1 + x^2)^2}$。当 $x > 0$ 时,$F_1'(x) < 0$,因此 $F_1(x)$ 在 $x > 0$ 时递减,不满足非递减性。
- 对于选项 B,$F_2(x) = \begin{cases} \frac{x}{1 + x}, & x > 0, \\ 0, & x \leq 0 \end{cases}$,其导数 $F_2'(x) = \frac{1}{(1 + x)^2}$。当 $x > 0$ 时,$F_2'(x) > 0$,因此 $F_2(x)$ 在 $x > 0$ 时非递减。
- 对于选项 C,$F_3(x) = e^{-x}$,其导数 $F_3'(x) = -e^{-x}$。$F_3'(x) < 0$,因此 $F_3(x)$ 递减,不满足非递减性。
- 对于选项 D,$F_4(x) = \frac{3}{4} + \frac{1}{2\pi} \arctan x$,其导数 $F_4'(x) = \frac{1}{2\pi(1 + x^2)}$。$F_4'(x) > 0$,因此 $F_4(x)$ 非递减。
步骤 2:检查极限条件
- 对于选项 A,$\lim_{x \to -\infty} F_1(x) = 1$,$\lim_{x \to +\infty} F_1(x) = 0$,不满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
- 对于选项 B,$\lim_{x \to -\infty} F_2(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F_2(x) = 1$,满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
- 对于选项 C,$\lim_{x \to -\infty} F_3(x) = +\infty$,$\lim_{x \to +\infty} F_3(x) = 0$,不满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
- 对于选项 D,$\lim_{x \to -\infty} F_4(x) = \frac{1}{2}$,$\lim_{x \to +\infty} F_4(x) = 1$,不满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
步骤 3:检查右连续性
- 对于选项 B,$F_2(x)$ 在 $x = 0$ 处右连续,满足右连续性。
- 对于选项 A,$F_1(x) = \frac{1}{1 + x^2}$,其导数 $F_1'(x) = -\frac{2x}{(1 + x^2)^2}$。当 $x > 0$ 时,$F_1'(x) < 0$,因此 $F_1(x)$ 在 $x > 0$ 时递减,不满足非递减性。
- 对于选项 B,$F_2(x) = \begin{cases} \frac{x}{1 + x}, & x > 0, \\ 0, & x \leq 0 \end{cases}$,其导数 $F_2'(x) = \frac{1}{(1 + x)^2}$。当 $x > 0$ 时,$F_2'(x) > 0$,因此 $F_2(x)$ 在 $x > 0$ 时非递减。
- 对于选项 C,$F_3(x) = e^{-x}$,其导数 $F_3'(x) = -e^{-x}$。$F_3'(x) < 0$,因此 $F_3(x)$ 递减,不满足非递减性。
- 对于选项 D,$F_4(x) = \frac{3}{4} + \frac{1}{2\pi} \arctan x$,其导数 $F_4'(x) = \frac{1}{2\pi(1 + x^2)}$。$F_4'(x) > 0$,因此 $F_4(x)$ 非递减。
步骤 2:检查极限条件
- 对于选项 A,$\lim_{x \to -\infty} F_1(x) = 1$,$\lim_{x \to +\infty} F_1(x) = 0$,不满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
- 对于选项 B,$\lim_{x \to -\infty} F_2(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F_2(x) = 1$,满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
- 对于选项 C,$\lim_{x \to -\infty} F_3(x) = +\infty$,$\lim_{x \to +\infty} F_3(x) = 0$,不满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
- 对于选项 D,$\lim_{x \to -\infty} F_4(x) = \frac{1}{2}$,$\lim_{x \to +\infty} F_4(x) = 1$,不满足 $\lim_{x \to -\infty} F(x) = 0$,$\lim_{x \to +\infty} F(x) = 1$。
步骤 3:检查右连续性
- 对于选项 B,$F_2(x)$ 在 $x = 0$ 处右连续,满足右连续性。