题目
设(X,Y)服从二维正态分布N(mu_1,mu_2,sigma_1^2,sigma_2^2,rho),且已知mu_1=mu_2=rho=0,sigma_1^2=sigma_2^2=1,则(X)/(|Y|)服从的分布为().A. F分布B. X^2分布C. t分布D. 标准正态分布
设$(X,Y)$服从二维正态分布$N(\mu_1,\mu_2,\sigma_1^2,\sigma_2^2,\rho)$,且已知$\mu_1=\mu_2=\rho=0$,$\sigma_1^2=\sigma_2^2=1$,则$\frac{X}{|Y|}$服从的分布为().
A. F分布
B. $X^2$分布
C. t分布
D. 标准正态分布
题目解答
答案
C. t分布
解析
本题考查二维正态分布的性质以及$t$分布的定义。解题的关键在于根据已知条件得出$X$和$Y$的分布,再结合$t$分布的定义判断$\frac{X}{\vert Y\vert}$的分布。
- 确定$X$和$Y$的分布:
已知$(X,Y)$服从二维正态分布$N(\mu_1,\mu_2,\sigma_1^2,\sigma_2^2,\rho)$,且$\mu_1 = \mu_2 = 0$,$\sigma_1^2 = \sigma_2^2 = 1$,$\rho = 0$。
对于二维正态分布,当$\rho = 0$时,$X$与$Y$相互独立,且$X\sim N(\mu_1,\sigma_1^2)$,$Y\sim N(\mu_2,\sigma_2^2)$。
将已知参数代入可得$X\sim N(0,1)$,$Y\sim N(0,1)$。 - 分析$Y^2$的分布:
因为$Y\sim N(0,1)$,根据$\chi^2$分布的定义:若$Z\sim N(0,1)$,则$Z^2\sim\chi^2(1)$,所以$Y^2\sim\chi^2(1)$。 - 分析$\vert Y\vert$与$\chi^2$分布的关系:
由于$Y^2\sim\chi^2(1)$,且$\vert Y\vert=\sqrt{Y^2}$,那么$\frac{Y}{\vert Y\vert}$可看作是$Y$除以其绝对值,它服从自由度为$1$的$\chi^2$分布的平方根形式。 - 判断$\frac{X}{\vert Y\vert}$的分布:
根据$t$分布的定义:设$U\sim N(0,1)$,$V\sim\chi^2(n)$,且$U$与$V$相互独立,则$T = \frac{U}{\sqrt{\frac{V}{n}}}\sim t(n)$。
在本题中,$X\sim N(0,1)$,$Y^2\sim\chi^2(1)$,且$X$与$Y$相互独立,那么$\frac{X}{\vert Y\vert}=\frac{X}{\sqrt{Y^2}}=\frac{X}{\sqrt{\frac{Y^2}{1}}}$,这里$U = X$,$V = Y^2$,$n = 1$,满足$t$分布的定义,所以$\frac{X}{\vert Y\vert}$服从自由度为$1$的$t$分布。