题目
设随机变量X sim N(720,30^2),Y sim N(640,25^2),且X和Y相互独立,则PX-Y>0=___________.
设随机变量$X \sim N(720,30^2)$,$Y \sim N(640,25^2)$,且$X$和$Y$相互独立,则$P\{X-Y>0\}=$___________.
题目解答
答案
设 $Z = X - Y$,则 $Z \sim N(80, 1525)$(均值为 $720 - 640 = 80$,方差为 $30^2 + 25^2 = 1525$)。
将 $Z$ 标准化得 $U = \frac{Z - 80}{\sqrt{1525}} \sim N(0, 1)$,则
$P\{Z > 0\} = P\left\{U > \frac{-80}{\sqrt{1525}}\right\} = P\{U > -2.05\}$
由标准正态分布的对称性,$P\{U > -2.05\} = 1 - P\{U \leq -2.05\} \approx 1 - 0.0202 = 0.9798$。
或者,直接使用 $P\{Z > 0\} = \Phi\left(\frac{80}{\sqrt{1525}}\right) \approx \Phi(2.05) \approx 0.9798$。
答案: $\boxed{0.9798}$(或 $\Phi\left(\frac{80}{\sqrt{1525}}\right)$)
解析
本题考查正态分布的性质以及标准正态分布的概率计算。解题的关键思路是先根据正态分布的性质求出$Z = X - Y$的分布,再将其标准化,最后利用标准正态分布的性质计算概率。
- 求$Z = X - Y$的分布:
已知$X \sim N(720,30^2)$,$Y \sim N(640,25^2)$,且$X$和$Y$相互独立。
根据正态分布的性质:若$X \sim N(\mu_1,\sigma_1^2)$,$Y \sim N(\mu_2,\sigma_2^2)$,且$X$与$Y$相互独立,则$Z = X - Y$也服从正态分布,其均值$\mu = \mu_1 - \mu_2$,方差$\sigma^2 = \sigma_1^2 + \sigma_2^2$。
对于本题,$\mu_1 = 720$,$\sigma_1^2 = 30^2$,$\mu_2 = 640$,$\sigma_2^2 = 25^2$,则$Z = X - Y$的均值为:
$\mu = 720 - 640 = 80$
方差为:
$\sigma^2 = 30^2 + 25^2 = 900 + 625 = 1525$
所以$Z = X - Y \sim N(80, 1525)$。 - 将$Z$标准化:
设$U = \frac{Z - \mu}{\sigma}$,其中$\mu$是$Z$的均值,$\sigma$是$Z$的标准差,且$\sigma = \sqrt{\sigma^2}$。
对于$Z \sim N(80, 1525)$,$\sigma = \sqrt{1525}$,则$U = \frac{Z - 80}{\sqrt{1525}} \sim N(0, 1)$,即$U$服从标准正态分布。 - 计算$P\{Z \gt 0\}$:
将$Z = 0$代入标准化公式$U = \frac{Z - 80}{\sqrt{1525}}$,可得:
$U = \frac{0 - 80}{\sqrt{1525}} = \frac{-80}{\sqrt{1525}}\approx -2.05$
所以$P\{Z \gt 0\} = P\left\{U \gt \frac{-80}{\sqrt{1525}}\right\} = P\{U \gt -2.05\}$。
根据标准正态分布的性质$P\{U \gt -2.05\} = 1 - P\{U \leq -2.05\}$。
查标准正态分布表可得$P\{U \leq -2.05\} \approx 0.0202$,则$P\{U \gt -2.05\} \approx 1 - 0.0202 = 0.9798$。
另外,也可以直接使用$P\{Z \gt 0\} = \Phi\left(\frac{80}{\sqrt{1525}}\right)$,其中$\Phi(x)$是标准正态分布的分布函数。
因为$\frac{80}{\sqrt{1525}}\approx 2.05$,查标准正态分布表可得$\Phi(2.05) \approx 0.9798$。