题目
设随机变量_(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)相互独立,且_(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)都服从参数为_(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)的指数分布,则当n充分大时,随机变量_(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)的概率分布近似服从()。A._(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)B._(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)C._(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)D._(1),(X)_(2),... ,(X)_(n)
设随机变量相互独立,且
都服从参数为
的指数分布,则当n充分大时,随机变量
的概率分布近似服从()。
A.
B.
C.
D.
题目解答
答案
∵都服从参数为
的指数分布
∴
∵
由中心极限定理得,近似服从正态分布
∵
∴
故此题选B
解析
考查要点:本题主要考查中心极限定理的应用,以及指数分布的期望与方差的计算。
解题核心思路:
- 确定指数分布的参数:题目中给出指数分布的参数为$\dfrac{1}{3}$,需明确指数分布的期望和方差的公式。
- 计算样本均值的期望与方差:根据独立同分布随机变量的性质,样本均值的期望等于原分布的期望,方差为原分布的方差除以样本量$n$。
- 应用中心极限定理:当$n$充分大时,样本均值的分布近似服从正态分布,从而确定$Z_n$的分布参数。
破题关键点:
- 指数分布的期望与方差:若$X \sim \text{指数分布}(\lambda)$,则$E(X) = \dfrac{1}{\lambda}$,$D(X) = \dfrac{1}{\lambda^2}$。
- 样本均值的方差:$\text{Var}\left(\dfrac{1}{n}\sum X_i\right) = \dfrac{\text{Var}(X)}{n}$。
步骤1:计算指数分布的期望与方差
已知$X_i$服从参数为$\dfrac{1}{3}$的指数分布,即$\lambda = \dfrac{1}{3}$,因此:
- 期望:$E(X_i) = \dfrac{1}{\lambda} = 3$;
- 方差:$D(X_i) = \dfrac{1}{\lambda^2} = 9$。
步骤2:计算样本均值的期望与方差
样本均值$Z_n = \dfrac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} X_i$的期望和方差为:
- 期望:$E(Z_n) = \dfrac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} E(X_i) = \dfrac{1}{n} \cdot n \cdot 3 = 3$;
- 方差:$D(Z_n) = \dfrac{1}{n^2} \sum_{i=1}^{n} D(X_i) = \dfrac{1}{n^2} \cdot n \cdot 9 = \dfrac{9}{n}$。
步骤3:应用中心极限定理
当$n$充分大时,$Z_n$近似服从正态分布,即:
$Z_n \sim N\left(3, \dfrac{9}{n}\right)$
选项分析
- 选项B:$N\left(3, \dfrac{9}{n}\right)$,与推导结果一致;
- 其余选项均不符合期望或方差的计算结果。