题目
10.设总体Xsim N(0,1),X_(1),X_(2),...,X_(6)是来自总体X的简单随机样本,X,S²分别为样本均值和样本方差,T=5overline(X)^2+(1)/(6)S^2,则D(T)=().A. (2)/(5)B. (7)/(5)C. (9)/(5)D. (11)/(5)
10.设总体$X\sim N(0,1)$,$X_{1},X_{2},\cdots,X_{6}$是来自总体X的简单随机样本,X,S²分别为样本均值和样本方差,$T=5\overline{X}^{2}+\frac{1}{6}S^{2}$,则D(T)=().
A. $\frac{2}{5}$
B. $\frac{7}{5}$
C. $\frac{9}{5}$
D. $\frac{11}{5}$
题目解答
答案
B. $\frac{7}{5}$
解析
考查要点:本题主要考查正态总体下样本均值、样本方差的性质,以及随机变量函数方差的计算。
解题核心思路:
- 确定样本均值和样本方差的分布:利用正态总体的性质,样本均值$\overline{X}$服从$N(0, \frac{1}{6})$,样本方差$S^2$的方差公式为$\frac{2}{n-1}$。
- 分解方差:由于$\overline{X}$与$S^2$独立,$T$的方差可分解为两部分方差之和。
- 计算各部分方差:分别计算$D(5\overline{X}^2)$和$D\left(\frac{1}{6}S^2\right)$,最后相加得到结果。
步骤1:计算$D(5\overline{X}^2)$
- 样本均值的分布:$\overline{X} \sim N\left(0, \frac{1}{6}\right)$,即$\overline{X}$的方差为$\frac{1}{6}$。
- $\overline{X}^2$的方差:
对于正态变量$Y \sim N(0, \sigma^2)$,$Y^2$的方差为$2\sigma^4$。
代入$\sigma^2 = \frac{1}{6}$,得:
$D(\overline{X}^2) = 2 \left(\frac{1}{6}\right)^2 = \frac{1}{18}.$ - 缩放后的方差:
$D(5\overline{X}^2) = 5^2 \cdot \frac{1}{18} = \frac{25}{18}.$
步骤2:计算$D\left(\frac{1}{6}S^2\right)$
- 样本方差的方差:
对于正态总体,$D(S^2) = \frac{2\sigma^4}{n-1}$。
代入$\sigma^2 = 1$,$n = 6$,得:
$D(S^2) = \frac{2}{6-1} = \frac{2}{5}.$ - 缩放后的方差:
$D\left(\frac{1}{6}S^2\right) = \left(\frac{1}{6}\right)^2 \cdot \frac{2}{5} = \frac{2}{180} = \frac{1}{90}.$
步骤3:合并方差
由于$\overline{X}$与$S^2$独立,总方差为:
$D(T) = \frac{25}{18} + \frac{1}{90} = \frac{125}{90} + \frac{1}{90} = \frac{126}{90} = \frac{7}{5}.$