设X~N(2,9).求(1)P(X<5);(2)P(1≤X<5);(3)P(X>0);(4)P(|X-2|>6).
求(1)P(X<5);
(2)P(1≤X<5);
(3)P(X>0);
(4)P(|X-2|>6).
题目解答
答案
(1)P(X<5)=P($\frac{X-2}{3}$<1)=Φ(1)=0.8413.
(2)P(1≤X<5)=P(-$\frac{1}{3}$≤$\frac{X-2}{3}$<1)=Φ(1)-Φ(-$\frac{1}{3}$)=Φ(1)-[1-Φ($\frac{1}{3}$)]=0.8413-(1-0.6293)=0.4706.
(3)P(X>0)=1-P(X≤0)=1-Φ(-$\frac{2}{3}$)=1-[1-Φ($\frac{2}{3}$)]=Φ($\frac{2}{3}$)=0.7486.
(4)P(|X-2|>6)=P(X>8)+P(X<-4)=P($\frac{X-2}{3}$>2)+P($\frac{X-2}{3}$<-2)
=1-Φ(2)+Φ(-2)=1-Φ(2)+[1-Φ(2)]=2-2Φ(2)=2-2×0.9772=0.0456.
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算,涉及标准化变换、标准正态分布函数Φ的使用,以及概率区间的转换技巧。
解题核心思路:
- 标准化变换:将任意正态分布$X \sim N(\mu, \sigma^2)$转化为标准正态分布$Z = \frac{X-\mu}{\sigma} \sim N(0,1)$。
- 区间转换:根据题目所求概率区间,将不等式转化为标准正态变量$Z$的范围。
- Φ函数性质:利用$\Phi(-x) = 1 - \Phi(x)$简化计算,注意补集和对称性的应用。
破题关键点:
- 第(1)题:直接标准化后查Φ(1)。
- 第(2)题:拆分区间为$[-1/3, 1)$,用Φ(1)减去Φ(-1/3)。
- 第(3)题:利用补集思想,转化为$1 - \Phi(-2/3)$。
- 第(4)题:绝对值不等式拆分为两部分,分别计算尾部概率后相加。
第(1)题
标准化变换
$P(X < 5) = P\left(\frac{X-2}{3} < \frac{5-2}{3}\right) = P(Z < 1)$。
查标准正态分布表
$\Phi(1) = 0.8413$。
第(2)题
标准化区间
$P(1 \leq X < 5) = P\left(\frac{1-2}{3} \leq Z < \frac{5-2}{3}\right) = P\left(-\frac{1}{3} \leq Z < 1\right)$。
拆分概率
$P(Z < 1) - P(Z < -1/3) = \Phi(1) - \Phi(-1/3)$。
利用对称性
$\Phi(-1/3) = 1 - \Phi(1/3)$,代入得:
$0.8413 - (1 - 0.6293) = 0.4706$。
第(3)题
补集思想
$P(X > 0) = 1 - P(X \leq 0) = 1 - P\left(Z \leq \frac{0-2}{3}\right) = 1 - \Phi(-2/3)$。
对称性简化
$\Phi(-2/3) = 1 - \Phi(2/3)$,因此:
$1 - (1 - 0.6293) = 0.7486$。
第(4)题
绝对值拆分
$P(|X-2| > 6) = P(X > 8) + P(X < -4)$。
标准化两端
$P\left(Z > \frac{8-2}{3}\right) + P\left(Z < \frac{-4-2}{3}\right) = P(Z > 2) + P(Z < -2)$。
尾部概率计算
$1 - \Phi(2) + \Phi(-2) = 2 - 2\Phi(2) = 2 - 2 \times 0.9772 = 0.0456$。