题目
设随机变量 xi 的概率密度为 varphi(x)= Ae^-(|x|)/(2),则 A=()。A. 2B. 1C. (1)/(2)D. (1)/(4)
设随机变量 $\xi$ 的概率密度为 $\varphi(x)= Ae^{-\frac{|x|}{2}}$,则 $A=$()。
A. 2
B. 1
C. $\frac{1}{2}$
D. $\frac{1}{4}$
题目解答
答案
D. $\frac{1}{4}$
解析
考查要点:本题主要考查概率密度函数的归一化条件,即概率密度函数在整个定义域上的积分等于1。关键在于利用偶函数的对称性简化积分计算,并正确应用指数函数的积分公式。
解题思路:
- 归一化条件:概率密度函数的积分必须等于1。
- 对称性简化:利用绝对值函数的偶性,将积分区间从$(-\infty, \infty)$转化为$[0, \infty)$的两倍。
- 变量替换:通过变量替换简化指数积分,最终求出常数$A$。
步骤1:应用归一化条件
概率密度函数$\varphi(x) = Ae^{-\frac{|x|}{2}}$的积分必须满足:
$\int_{-\infty}^{\infty} Ae^{-\frac{|x|}{2}} dx = 1$
步骤2:利用对称性简化积分
由于$|x|$是偶函数,积分可简化为:
$\int_{-\infty}^{\infty} Ae^{-\frac{|x|}{2}} dx = 2A \int_{0}^{\infty} e^{-\frac{x}{2}} dx$
步骤3:变量替换计算积分
令$u = \frac{x}{2}$,则$dx = 2du$,积分变为:
$\int_{0}^{\infty} e^{-\frac{x}{2}} dx = \int_{0}^{\infty} e^{-u} \cdot 2 du = 2 \int_{0}^{\infty} e^{-u} du = 2 \cdot 1 = 2$
步骤4:求解常数$A$
代入归一化条件:
$2A \cdot 2 = 1 \implies 4A = 1 \implies A = \frac{1}{4}$