设随机变量zeta的密度函数varphi(x)是连续的偶函数(即varphi(x)=varphi(-x)),而F(x)是zeta的分布函数,则对任意实数a有()。A. F(a)=F(-a)B. F(-a)=1-int_(0)^a varphi(x)dxC. F(-a)=(1)/(2)-int_(0)^a varphi(x)dxD. F(-a)=F(a)
A. $F(a)=F(-a)$
B. $F(-a)=1-\int_{0}^{a} \varphi(x)dx$
C. $F(-a)=\frac{1}{2}-\int_{0}^{a} \varphi(x)dx$
D. $F(-a)=F(a)$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查偶密度函数的分布函数性质,需要结合积分变换和对称性进行推导。
解题核心思路:
- 利用偶函数的对称性,将分布函数$F(-a)$转化为从$a$到$+\infty$的积分。
- 拆分分布函数$F(a)$为从$-\infty$到$0$和从$0$到$a$的两部分,结合偶函数性质简化计算。
- 联立关系式,通过代数变形得到最终结果。
破题关键点:
- 变量替换:通过变量替换$u = -t$,将$F(-a)$的积分区间转换为正区间。
- 积分对称性:偶函数在对称区间上的积分特性(如$\int_{-\infty}^0 \varphi(t)dt = \frac{1}{2}$)。
步骤1:表达$F(-a)$的积分形式
根据分布函数定义:
$F(-a) = \int_{-\infty}^{-a} \varphi(t) dt.$
令$u = -t$,则当$t$从$-\infty$到$-a$时,$u$从$+\infty$到$a$,积分变为:
$F(-a) = \int_{+\infty}^{a} \varphi(-u) (-du) = \int_{a}^{+\infty} \varphi(u) du.$
步骤2:关联$F(-a)$与$F(a)$
由于$\int_{-\infty}^{+\infty} \varphi(u) du = 1$,可得:
$F(-a) = \int_{a}^{+\infty} \varphi(u) du = 1 - \int_{-\infty}^{a} \varphi(u) du = 1 - F(a).$
步骤3:拆分$F(a)$的积分
将$F(a)$拆分为两部分:
$F(a) = \int_{-\infty}^{0} \varphi(t) dt + \int_{0}^{a} \varphi(t) dt.$
由于$\varphi(x)$是偶函数,$\int_{-\infty}^{0} \varphi(t) dt = \frac{1}{2}$(偶函数在对称区间积分等于总积分的一半),因此:
$F(a) = \frac{1}{2} + \int_{0}^{a} \varphi(t) dt.$
步骤4:代入关系式
将$F(a)$代入$F(-a) = 1 - F(a)$,得:
$F(-a) = 1 - \left( \frac{1}{2} + \int_{0}^{a} \varphi(t) dt \right) = \frac{1}{2} - \int_{0}^{a} \varphi(t) dt.$
结论:选项C正确。