题目
10. (5.0分) 10.设随机变量X与Y相互独立,且都服从正态分布N(μ,σ²),则P(|X-Y|A. 与μ无关,与σ²有关B. 与μ有关,与σ²无关C. 与μ,σ²都有关D. 与μ,σ²都无关
10. (5.0分)
10.设随机变量X与Y相互独立,且都服从正态分布N(μ,σ²),则P{|X-Y|<1}().
A. 与μ无关,与σ²有关
B. 与μ有关,与σ²无关
C. 与μ,σ²都有关
D. 与μ,σ²都无关
题目解答
答案
A. 与μ无关,与σ²有关
解析
本题考查正态分布的性质以及随机变量的线性组合的分布,解题的关键在于先求出$X - Y$的分布,再将$P\{|X - Y| \lt 1\}$进行标准化处理,最后分析其与$\mu$和$\sigma^2$的关系。
- 求$X - Y$的分布:
已知随机变量$X$与$Y$相互独立,且都服从正态分布$N(\mu, \sigma\sigma^2)$。
根据正态分布的性质:若$X\sim N(\mu_1,\sigma_1^2)$,$Y\sim N(\mu_2,\sigma_2^2)$,且$X$与$Y$相互独立,则$aX + bY\sim N(a\mu_1 + b\mu_2,a^2\sigma_1^2 + b^2\sigma_2^2)$。
对于$X - Y$,这里$a = 1$,$b = -1$,$\mu_1 = \mu_2 = \mu$,$\sigma^\sigma_1^2 = \sigma_2^2 = \sigma^2$,可得$X - Y\sim N(\mu - \mu,1^2\times\sigma^2 + (-1)^2\times\sigma^2)=N(0,2\sigma^2)$。 - 对$P\{|X - Y| \lt 1\}$进行标准化处理:
设$Z = X - Y$,则$Z\sim N(0,2\sigma^2)$,根据正态分布的标准化公式$Z\sim N(\mu,\sigma^2)$时,$\frac{Z - \mu}{\sigma}\sim N(0,1)$,对$P\{|X - Y| \lt 1\}$进行转化:
$P\{|X - Y| \lt 1\}=P\{-1 \lt X - Y \lt 1\}=P\{-1 \lt Z \lt 1\}$
$=P\left\{-\frac{1 - 0}{\sqrt{2\sigma^2}} \lt \frac{Z - 0}{\sqrt{2\sigma^2}} \lt \frac{1 - 0}{\sqrt{2\sigma^2}}\right\}=P\left\{-\frac{1}{\sqrt{2}\sigma} \lt \frac{Z}{\sqrt{2}\sigma} \lt \frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right\}$
令$T=\frac{Z}{\sqrt{2}\sigma}$,则$T\sim N(0,1)$,所以$P\left\{-\frac{1}{\sqrt{2}\sigma} \lt \frac{Z}{\sqrt{2}\sigma} \lt \frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right\}=P\left\{-\frac{1}{\sqrt{2}\sigma} \lt T \lt \frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right\}$
$=\varPhi\left(\frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right)-\varPhi\left(-\frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right)$,其中$\varPhi(x)$是标准正态分布的分布函数。 - 分析与$\mu$和$\sigma^2$的关系:
从$P\{|X - Y| \lt 1\}=\varPhi\left(\frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right)-\varPhi\left(-\frac{1}{\sqrt{2}\sigma}\right)$可以看出,该概率值与$\mu$无关,与$\sigma^2$有关。