题目
设随机变量 X sim N(mu, sigma^2), 则随着 sigma 的增大, 概率 P|X - mu| A. 单调增加B. 单调减少C. 保持不变D. 增减性不能确定
设随机变量 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$, 则随着 $\sigma$ 的增大, 概率 $P\{|X - \mu| < \sigma\}$
A. 单调增加
B. 单调减少
C. 保持不变
D. 增减性不能确定
题目解答
答案
C. 保持不变
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算及标准化方法,重点在于理解方差变化对概率区间的影响。
解题核心思路:
- 标准化转换:将原正态分布变量转化为标准正态分布变量,简化概率计算。
- 概率计算:利用标准正态分布的对称性和累积分布函数(CDF)确定概率值。
- 关键结论:标准化后概率与方差$\sigma$无关,因此$\sigma$的变化不会影响该概率。
破题关键点:
- 标准化公式的应用,将$X$转换为$Z \sim N(0,1)$。
- 区间转换后发现概率仅依赖于标准差倍数(如$\pm 1$倍标准差),与$\sigma$的具体值无关。
步骤1:标准化处理
设$X \sim N(\mu, \sigma^2)$,定义标准正态变量:
$Z = \frac{X - \mu}{\sigma} \sim N(0, 1)$
原概率可转化为:
$P\{|X - \mu| < \sigma\} = P\left\{ \left| \frac{X - \mu}{\sigma} \right| < 1 \right\} = P(|Z| < 1)$
步骤2:计算标准正态概率
根据标准正态分布的对称性:
$P(|Z| < 1) = P(-1 < Z < 1) = \Phi(1) - \Phi(-1)$
其中$\Phi(1) \approx 0.8413$,$\Phi(-1) = 1 - \Phi(1) \approx 0.1587$,因此:
$P(|Z| < 1) = 0.8413 - 0.1587 = 0.6826$
步骤3:分析$\sigma$的影响
标准化后,概率仅依赖于固定区间$(-1, 1)$,与$\sigma$无关。因此,无论$\sigma$如何变化,概率始终保持不变。