题目
设随机变量 X sim N(mu, sigma^2), 则随着 sigma 的增大, 概率 P(|X-mu|A. 单调增加B. 单调减少C. 保持不变D. 增减性不能确定
设随机变量 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$, 则随着 $\sigma$ 的增大, 概率 $P(|X-\mu|<\sigma)$ ()。
A. 单调增加
B. 单调减少
C. 保持不变
D. 增减性不能确定
题目解答
答案
C. 保持不变
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算及标准化方法,重点在于理解标准差σ的变化对概率区间的影响。
解题核心思路:
将原正态变量标准化为标准正态变量,利用标准正态分布的对称性和固定区间概率的特性,判断概率是否随σ变化。
破题关键点:
- 标准化转换:通过标准化消除σ的影响,将问题转化为标准正态分布下的固定区间概率。
- 概率特性:标准化后的区间概率与σ无关,因此概率值保持恒定。
步骤1:标准化处理
设随机变量 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,定义标准正态变量 $Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$,则 $Z \sim N(0, 1)$。
原概率可转化为:
$P(|X - \mu| < \sigma) = P\left(-\sigma < X - \mu < \sigma\right) = P\left(-1 < \frac{X - \mu}{\sigma} < 1\right) = P(-1 < Z < 1)$
步骤2:计算标准正态概率
根据标准正态分布的对称性:
$P(-1 < Z < 1) = \Phi(1) - \Phi(-1) = 2\Phi(1) - 1$
查标准正态分布表得 $\Phi(1) \approx 0.8413$,代入得:
$P(-1 < Z < 1) \approx 2 \times 0.8413 - 1 = 0.6826$
步骤3:分析σ的变化影响
标准化后的概率 $P(-1 < Z < 1)$ 仅与标准正态分布相关,与σ无关。因此,无论σ如何增大,该概率始终保持不变。