设X的概率密度函数为varphi(x)=(1)/(2)e^-|x|(-inftyA. 1-(1)/(2)e^xB. 1-(1)/(2)e^-xC. (1)/(2)e^-xD. (1)/(2)e^x
A. $1-\frac{1}{2}e^x$
B. $1-\frac{1}{2}e^{-x}$
C. $\frac{1}{2}e^{-x}$
D. $\frac{1}{2}e^x$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查概率密度函数与分布函数的关系,以及绝对值函数在积分中的处理。
解题核心思路:
分布函数$F(x)$是概率密度函数$\varphi(x)$的积分,即$F(x) = \int_{-\infty}^x \varphi(t) \, dt$。由于题目中$\varphi(x) = \frac{1}{2}e^{-|x|}$,当$x < 0$时,需注意绝对值函数$|t|$的展开形式,从而正确计算积分。
破题关键点:
- 当$x < 0$时,积分区间为$(-\infty, x)$,此时$t < 0$,故$|t| = -t$,原密度函数变为$\frac{1}{2}e^{t}$。
- 正确计算积分$\int_{-\infty}^x \frac{1}{2}e^{t} \, dt$,并验证结果是否符合分布函数的性质(如$x \to -\infty$时$F(x) \to 0$,$x \to +\infty$时$F(x) \to 1$)。
步骤1:写出分布函数的定义式
分布函数$F(x)$定义为:
$F(x) = \int_{-\infty}^x \varphi(t) \, dt = \int_{-\infty}^x \frac{1}{2}e^{-|t|} \, dt.$
步骤2:处理绝对值函数
当$x < 0$时,积分区间内$t < 0$,因此$|t| = -t$,代入得:
$F(x) = \int_{-\infty}^x \frac{1}{2}e^{t} \, dt.$
步骤3:计算积分
积分$\int \frac{1}{2}e^{t} \, dt$的原函数为$\frac{1}{2}e^{t}$,代入上下限:
$F(x) = \left. \frac{1}{2}e^{t} \right|_{-\infty}^x = \frac{1}{2}e^{x} - \frac{1}{2} \cdot \lim_{t \to -\infty} e^{t}.$
由于$\lim_{t \to -\infty} e^{t} = 0$,最终结果为:
$F(x) = \frac{1}{2}e^{x}.$
步骤4:验证合理性
- 当$x = 0$时,$F(0) = \frac{1}{2}e^{0} = \frac{1}{2}$,符合对称性(因密度函数关于$y$轴对称)。
- 当$x \to -\infty$时,$F(x) \to 0$;当$x \to +\infty$时,积分结果为$1$,符合分布函数性质。