题目
8.设X1,X2,···,Xn是来自总体N(μ,σ^2 )的简单随机样本,X是样本均值,记 ({S)_(1)}^2=-|||-dfrac (1)(n-1)sum _(i=1)^n(({X)_(i)-overline (X))}^2 ({S)_(2)}^2=dfrac (1)(n)sum _(i=1)^n(({X)_(i)-overline (X))}^2, ({S)_(3)}^2=dfrac (1)(n-1)sum _(i=1)^n(({X)_(i)-mu )}^2, ({S)_(4)}^2=dfrac (1)(n)sum _(i=1)^n(({X)_(i)-mu )}^2,-|||-则服从自由度 n-1 的t分布的随机变量 = ()-|||-(A) dfrac (x-mu )({S)_(1)/sqrt (n-1)} (B) dfrac (x-mu )({S)_(2)/sqrt (n-1)}-|||-(C) dfrac (x-mu )({S)_(3)/sqrt (n-1)} ; (D) dfrac (x-mu )({S)_(4)/sqrt (n-1)}

题目解答
答案

解析
本题主要考察t分布的定义及样本方差的性质,需明确t分布的构造形式:若$Z\sim N(0,1)$,$Y\sim\chi^2(k)$且$Z$与$Y$独立,则$T=\frac{Z}{\sqrt{Y/k}}\sim t(k)$。
关键分析
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样本均值与总体均值的关系:
样本均值$\overline{X}\sim N(\mu,\frac{\sigma^2}{n})$,标准化得$Z=\frac{\overline{X}-\mu}{\sigma/\sqrt{n}}\sim N(0,1)$。 -
样本方差的分布:
- $S_1^2=\frac{1}{n-1}\sum_{i=1}^n(X_i-\overline{X})^2$是样本方差,满足$\frac{(n-1)S_1^2}{\sigma^2}\sim\chi^2(n-1)$,即$\frac{nS_2^2}{\sigma^2}\sim\chi^2(n-1)$(因$S_2^2=\frac{n-1}{n}S_1^2$)。
- $S_3^2,S_4^2$含总体均值$\mu$,不属于样本方差,$\frac{\sum(X_i-\mu)^2}{\sigma^2}\sim\chi^2(n)$,自由度为$n$,不符合t分布的自由度要求。
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选项验证:
- 选项A:$S_1/\sqrt{n-1}=\sqrt{\frac{S_1^2}{n-1}}=\frac{\sigma}{\sqrt{n}}$(渐近),但$\frac{\overline{X}-\mu}{S_1/\sqrt{n-1}}=\frac{\overline{X}-\mu}{\sigma/\sqrt{n}}\cdot\frac{\sigma}{\sqrt{n}}/\frac{S_1}{\sqrt{n-1}}$,分母非$\sqrt{\chi^2(n-1)/(n-1)}$,不服从t分布。
- 选项B:$S_2/\sqrt{n-1}=\sqrt{\frac{S_2^2}{n-1}}=\sqrt{\frac{\sum(X_i-\overline{X})^2}{n(n-1)}}$,则$\frac{\overline{X}-\mu}{S_2/\sqrt{n-1}}=\frac{Z}{\sqrt{\frac{(nS_2^2/\sigma^2)}{n(n-1)}}}\sim t(n-1)$,符合t分布定义。
- 选项C、D:$S_3,S_4$对应自由度为$n$的$\chi^2$分布,代入后自由度不为$n-1$,排除。