题目
9、设(X_(1),X_(2),...,X_(n))为来自总体Xsim N(0,sigma^2)的一个样本,overline(X)为样本均值,S^2为样本方差,则下列结论中正确的是()A. (overline(X))/(S)sqrt(n)sim t(n);B. overline(X)sim N(0,sigma^2);C. (1)/(sigma^2)sum_(i=1)^nX_(i)^2sim chi^2(n-1);D. (1)/(sigma^2)sum_(i=1)^nX_(i)^2sim chi^2(n).
9、设$(X_{1},X_{2},\cdots,X_{n})$为来自总体$X\sim N(0,\sigma^{2})$的一个样本,$\overline{X}$为样本均值,$S^{2}$为样本方差,则下列结论中正确的是()
A. $\frac{\overline{X}}{S}\sqrt{n}\sim t(n)$;
B. $\overline{X}\sim N(0,\sigma^{2})$;
C. $\frac{1}{\sigma^{2}}\sum_{i=1}^{n}X_{i}^{2}\sim \chi^{2}(n-1)$;
D. $\frac{1}{\sigma^{2}}\sum_{i=1}^{n}X_{i}^{2}\sim \chi^{2}(n)$.
题目解答
答案
D. $\frac{1}{\sigma^{2}}\sum_{i=1}^{n}X_{i}^{2}\sim \chi^{2}(n)$.
解析
本题本题主要考察正态总体下的抽样分布,包括样本均值、样本方差的分布以及$\chi^2$分布、$t$分布的定义,需逐一分析选项正确性:
选项A:$\frac{\overline{X}}{S}\sqrt{n}\sim t(n)$
- 样本均值$\overline{X}\sim N(0,\frac{\sigma^2}{n})$,标准化后标准化得$\frac{\overline{X}}{\sigma/\sqrt{n}}\sim N(0,1)$。
- 样本方差$S^2=\frac{1}{n-1}\sum_{i=1}^n(X_i-\overline{X})^2$,则$\frac{(n-1)S^2}{\sigma^2}\sim\chi^2(n-1)$,且$\overline{X}$与$S^2$独立。
- 根据$t$分布定义:$t=\frac{N(0,1)}{\sqrt{\chi^2(k)/k}}$,故正确形式应为$\frac{\overline{X}}{S/\sqrt{n}}\sim t(n-1)$(自由度为$n-1$),而非$n$)。
- 选项A错误。
选项B:$\overline{X}\sim N(0,\sigma^2)$
- 总体$X\sim N(0,\sigma^2)$,样本均值$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^nX_i$,其方差为$Var(\overline{X})=\frac{1}{n^2}\sum_{i=1}^nVar(X_i)=\frac{n\sigma^2}{n^2}=\frac{\sigma^2}{n}$。
- 故$\overline{X}\sim N(0,\frac{\sigma^2}{n})$,而非$N(0,\sigma^2)$。
- 选项B错误。
选项C:$\frac{1}{\sigma^2}\sum_{i=1}^nX_i^2\sim\chi^2(n-1)$
- 总体$X\sim N(0,\sigma^2)$,则每个$X_i\sim N(0,\sigma^2)$,标准化得$\frac{X_i}{\sigma}\sim N(0,1)$。
- $\chi^2$分布定义:若$Y_1,\cdots,Y_n$独立且均$\sim N(0,1)$,$\sum_{i=1}^nY_i^2\sim\chi^2(n)$(自由度为$n$)。
- 此处$\sum_{i=1}^n(\frac{X_i}{\sigma})^2=\frac{1}{\sigma^2}\sum_{i=1}^nX_i^2\sim\chi^2(n)$,自由度为$n$而非$n-1$。
- 选项C错误。
选项D:$\frac{1}{\sigma^2}\sum_{i=1}^nX_i^2\sim\chi^2(n)$
- 由选项C分析:每个$\frac{X_i}{\sigma}\sim N(0,1)$且独立,故$\sum_{i=1}^n(\frac{X_i}{\sigma})^2=\frac{1}{\sigma^2}\sum_{i=1}^nX_i^2\sim\chi^2(n)$(自由度$n$)。
- 选项D正确。