20. (4.0分) 设随机变量X与Y均服从正态分布N(0,σ²),且有P(X≤2,Y≤-2)=0.25,则P(X>2,Y>-2)=
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的对称性、事件的独立性以及概率的加法公式和补集公式的应用。
解题核心思路:
- 对称性分析:由于X和Y均服从对称的正态分布N(0,σ²),可将平面划分为四个对称区域,每个区域的概率可能相等。
- 补集与加法公式:通过已知事件的概率,结合补集公式和概率加法公式,推导目标事件的概率。
- 关键结论:四个对称区域的概率相等,均为0.25。
设事件$A = \{X \leq 2\}$,$B = \{Y \leq -2\}$,已知$P(A \cap B) = 0.25$。目标事件为$\overline{A} \cap \overline{B} = \{X > 2, Y > -2\}$。
步骤1:利用补集公式
根据补集公式:
$P(\overline{A} \cap \overline{B}) = 1 - P(A \cup B)$
步骤2:应用概率加法公式
概率加法公式为:
$P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$
步骤3:计算$P(A)$和$P(B)$
由于X和Y服从正态分布N(0,σ²),标准化后:
$P(A) = \Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right), \quad P(B) = 1 - \Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right)$
步骤4:代入公式求解
将已知条件代入加法公式:
$P(A \cup B) = \Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right) + \left[1 - \Phi\left(\frac{2}{\sigma}\right)\right] - 0.25 = 0.75$
步骤5:最终结果
代入补集公式得:
$P(\overline{A} \cap \overline{B}) = 1 - 0.75 = 0.25$
对称性视角:
由于X和Y的对称性,四个区域$\{X \leq 2, Y \leq -2\}$、$\{X \leq 2, Y > -2\}$、$\{X > 2, Y \leq -2\}$、$\{X > 2, Y > -2\}$的概率相等,均为0.25。