题目
设随机变量X sim N(mu, sigma^2),其分布函数为F(x),则对任意的x,有__________。A. F(x+mu)+ F(x-mu)= 1B. F(x+mu)- F(x-mu)= 0C. F(mu+x)+ F(mu-x)= 1D. F(mu+x)- F(mu-x)= 0
设随机变量$X \sim N(\mu, \sigma^2)$,其分布函数为$F(x)$,则对任意的$x$,有__________。
A. $F(x+\mu)+ F(x-\mu)= 1$
B. $F(x+\mu)- F(x-\mu)= 0$
C. $F(\mu+x)+ F(\mu-x)= 1$
D. $F(\mu+x)- F(\mu-x)= 0$
题目解答
答案
C. $F(\mu+x)+ F(\mu-x)= 1$
解析
本题考查正态分布的性质以及分布函数的概念。解题的关键在于利用正态分布的对称性,结合分布函数的定义来推导各个选项的正确性。
正态分布的性质
若随机变量$X \sim N(\mu, \sigma^2)$,则其概率密度函数$f(x)$关于直线$x = \mu$对称,即$f(\mu + x) = f(\mu - x)$。
分布函数的定义
随机变量$X$的分布函数$F(x)=P(X\leq x)=\int_{-\infty}^{x}f(t)dt$。
对各选项的分析
- 选项A:
$F(x+\mu)=\int_{-\infty}^{x+\mu}f(t)dt$,$F(x - \mu)=\int_{-\infty}^{x - \mu}f(t)dt$。
$F(x+\mu)+ F(x - \mu)=\int_{-\infty}^{x+\mu}f(t)dt+\int_{-\infty}^{x - \mu}f(t)dt$,一般情况下$\int_{-\infty}^{x+\mu}f(t)dt+\int_{-\infty}^{x - \mu}f(t)dt\neq1$,所以选项A错误。 - 选项B:
$F(x+\mu)- F(x - \mu)=\int_{-\infty}^{x+\mu}f(t)dt-\int_{-\infty}^{x - \mu}f(t)dt=\int_{x - \mu}^{x+\mu}f(t)dt$,一般情况下$\int_{x - \mu}^{x+\mu}f(t)dt\neq0$,所以选项B错误。 - 选项C:
$F(\mu + x)=\int_{-\infty}^{\mu + x}f(t)dt$,令$u=t-\mu$,则$t = u + \mu$,$dt = du$。
当$t = -\infty$时,$u = -\infty$;当$t = \mu + x$时,$u = x$。
所以$F(\mu + x)=\int_{-\infty}^{x}f(u + \mu)du$。
因为$f(\mu + u) = f(\mu - u)$,所以$F(\mu + x)=\int_{-\infty}^{x}f(\mu - u)du$。
$F(\mu - x)=\int_{-\infty}^{\mu - x}f(t)dt$,令$v=t-\mu$,则$t = v + \mu$,$dt = dv$。
当$t = -\infty$时,$v = -\infty$;当$t = \mu - x$时,$v = -x$。
所以$F(\mu - x)=\int_{-\infty}^{-x}f(v + \mu)dv=\int_{-\infty}^{-x}f(\mu - v)dv$。
$F(\mu + x)+ F(\mu - x)=\int_{-\infty}^{x}f(\mu - u)du+\int_{-\infty}^{-x}f(\mu - v)dv$。
令$w=-v$,则$dv=-dw$。
当$v = -\infty$时,$w = \infty$;当$v = -x\\)时,\(w = x$。
$\int_{-\infty}^{-x}f(\mu - v)dv=\int_{\infty}^{x}f(\mu + w)(-dw)=\int_{x}^{\infty}f(\mu + w)dw$。
又因为$\int_{-\infty}^{\infty}f(t)dt = 1$,所以$F(\mu + x)+ F(\mu - x)=\int_{-\infty}^{x}f(\mu - u)du+\int_{x}^{\infty}f(\mu + w)dw = 1$,选项C正确。 - 选项D:
由选项C的分析可知$F(\mu + x)- F(\mu - x)=\int_{-\infty}^{x}f(\mu - u)du-\int_{-\infty}^{-x}f(\mu - v)dv\neq0$,所以选项D错误。