若随机变量X~N(2,),且P(2<X<4)=0.3,则P(X<0)=
),且P{2<X<4}=0.3,则P{X<0}=题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算,涉及标准化变换和标准正态分布表的使用,以及利用对称性求解概率。
解题核心思路:
- 标准化变换:将正态分布变量转化为标准正态变量,利用已知概率求出关键分位点。
- 对称性应用:通过标准正态分布的对称性,将所求概率转化为已知区间的概率。
破题关键点:
- 确定标准正态变量的分位点:根据已知条件 $P(2 < X < 4) = 0.3$,通过标准化得到对应的标准正态变量范围,进而求出分位点。
- 利用对称性求解:将 $P(X < 0)$ 转化为标准正态分布的概率,结合分位点的对称性直接得出结果。
步骤1:标准化变换
设 $X \sim N(2, \sigma^2)$,则标准化变量为:
$Z = \frac{X - 2}{\sigma} \sim N(0, 1)$
根据题意,$P(2 < X < 4) = 0.3$,标准化后:
$P\left(0 < Z < \frac{4 - 2}{\sigma}\right) = P(0 < Z < \frac{2}{\sigma}) = 0.3$
步骤2:求分位点
设 $\frac{2}{\sigma} = a$,则:
$P(0 < Z < a) = \Phi(a) - \Phi(0) = 0.3$
其中 $\Phi(a)$ 为标准正态分布的累积分布函数。已知 $\Phi(0) = 0.5$,因此:
$\Phi(a) = 0.3 + 0.5 = 0.8$
查标准正态分布表得,当 $\Phi(a) = 0.8$ 时,$a \approx 0.84$,即:
$\frac{2}{\sigma} = 0.84 \quad \Rightarrow \quad \sigma \approx \frac{2}{0.84} \approx 2.381$
步骤3:计算 $P(X < 0)$
标准化后:
$P(X < 0) = P\left(Z < \frac{0 - 2}{\sigma}\right) = P\left(Z < -\frac{2}{\sigma}\right) = P(Z < -0.84)$
根据标准正态分布的对称性:
$P(Z < -0.84) = 1 - \Phi(0.84) = 1 - 0.8 = 0.2$