2.设X1,X2,X3,X4为来自总体 (1,(a)^2)(agt 0) 的简单随机样本,则统计量-|||-dfrac ({X)_(1)-(X)_(2)}(|{X)_(3)+(X)_(4)-2|} 的分布为 () 。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查统计量的构造及t分布的识别,涉及正态分布的线性组合、独立性判断以及t分布的定义。
解题核心思路:
- 分子部分:确定$X_1 - X_2$的分布,标准化为标准正态变量。
- 分母部分:将$|X_3 + X_4 - 2|$转化为卡方分布的平方根形式。
- 独立性验证:确认分子与分母对应的变量独立。
- t分布构造:结合标准正态变量与卡方分布的比值,判断自由度。
破题关键点:
- 分子标准化:$X_1 - X_2$服从正态分布,可标准化为$Z \sim N(0,1)$。
- 分母构造:$|X_3 + X_4 - 2|$与$\sqrt{\chi^2(1)}$相关联。
- 独立性:分子与分母对应的变量独立,满足t分布的条件。
分子部分分析
$X_1$和$X_2$独立同分布于$N(1, a^2)$,则:
$X_1 - X_2 \sim N(0, 2a^2)$
标准化后:
$\frac{X_1 - X_2}{\sqrt{2a^2}} = \frac{X_1 - X_2}{a\sqrt{2}} \sim N(0,1)$
即:
$X_1 - X_2 = a\sqrt{2} \cdot Z \quad (Z \sim N(0,1))$
分母部分分析
$X_3$和$X_4$独立同分布于$N(1, a^2)$,则:
$X_3 + X_4 \sim N(2, 2a^2)$
因此:
$X_3 + X_4 - 2 \sim N(0, 2a^2)$
标准化后:
$\frac{X_3 + X_4 - 2}{\sqrt{2a^2}} = \frac{X_3 + X_4 - 2}{a\sqrt{2}} \sim N(0,1)$
记为$Y \sim N(0,1)$,则:
$|X_3 + X_4 - 2| = a\sqrt{2} \cdot |Y|$
进一步,$Y^2 \sim \chi^2(1)$,故:
$|Y| = \sqrt{Y^2} = \sqrt{\chi^2(1)}$
统计量构造
将分子和分母代入原统计量:
$\frac{X_1 - X_2}{|X_3 + X_4 - 2|} = \frac{a\sqrt{2} \cdot Z}{a\sqrt{2} \cdot \sqrt{\chi^2(1)}} = \frac{Z}{\sqrt{\chi^2(1)/1}}$
根据t分布的定义,当$Z \sim N(0,1)$与$\chi^2(1)$独立时,上述比值服从$t(1)$分布。