21、随机变量X服从正态分布,则aX+b(a≠0)也服从正态分布.()(3分)bigcirc正确bigcirc错误
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的线性变换性质,即随机变量经过线性变换后是否仍服从正态分布。
解题核心思路:
正态分布的一个重要性质是,线性变换后的随机变量仍服从正态分布,其均值和方差会根据变换系数发生变化。具体来说,若$X \sim N(\mu, \sigma^2)$,则$Y = aX + b$的均值为$a\mu + b$,方差为$a^2\sigma^2$。
破题关键点:
- 理解正态分布的封闭性:正态分布对线性变换具有封闭性。
- 掌握均值和方差的变换规律:均值变为$a\mu + b$,方差变为$a^2\sigma^2$。
- 排除干扰因素:无论$a$是正还是负,只要$a \neq 0$,结论均成立。
设随机变量$X$服从正态分布$N(\mu, \sigma^2)$,定义新随机变量$Y = aX + b$($a \neq 0$)。我们需要证明$Y$也服从正态分布。
步骤1:概率密度函数变换
根据变量变换公式,$Y$的概率密度函数为:
$f_Y(y) = f_X\left(\frac{y - b}{a}\right) \cdot \left| \frac{1}{a} \right|$
其中$\frac{1}{|a|}$是雅可比行列式的绝对值。
步骤2:代入原密度函数
将$X$的正态分布密度函数代入:
$f_Y(y) = \frac{1}{\sigma \sqrt{2\pi}} e^{-\frac{\left(\frac{y - b}{a} - \mu\right)^2}{2\sigma^2}} \cdot \frac{1}{|a|}$
化简指数部分:
$\left(\frac{y - b}{a} - \mu\right)^2 = \frac{(y - (a\mu + b))^2}{a^2}$
代入后得到:
$f_Y(y) = \frac{1}{|a|\sigma \sqrt{2\pi}} e^{-\frac{(y - (a\mu + b))^2}{2(a\sigma)^2}}$
步骤3:识别正态分布形式
上述表达式符合均值为$a\mu + b$、方差为$a^2\sigma^2$的正态分布概率密度函数,因此$Y \sim N(a\mu + b, (a\sigma)^2)$。
结论:
线性变换$aX + b$保持正态分布性质,因此题目中的说法正确。