题目
已知随机变量 X sim B(100,0.2),Phi(x) 为标准正态分布的分布函数,应用中心极限定理可得 P16 leq X leq 24 approx ()A. 2Phi(2.5)-1B. 2Phi(3)-1C. 2Phi(1)-1D. 2Phi(2)-1
已知随机变量 $X \sim B(100,0.2)$,$\Phi(x)$ 为标准正态分布的分布函数,应用中心极限定理可得 $P\{16 \leq X \leq 24\} \approx$ ()
A. $2\Phi(2.5)-1$
B. $2\Phi(3)-1$
C. $2\Phi(1)-1$
D. $2\Phi(2)-1$
题目解答
答案
C. $2\Phi(1)-1$
解析
考查要点:本题主要考查二项分布的正态近似(中心极限定理的应用)以及标准正态分布函数Φ(x)的性质。
解题核心思路:
- 确定二项分布的均值μ和方差σ²,并计算标准差σ;
- 将二项分布近似为正态分布,利用中心极限定理;
- 标准化处理,将原概率转化为标准正态分布的概率;
- 利用Φ(x)的对称性简化表达式,得到最终结果。
破题关键点:
- 正确计算μ=np=20,σ=4;
- 将X标准化为Z=(X−μ)/σ;
- 将区间概率转化为Φ(1)−Φ(−1),并利用Φ(−x)=1−Φ(x)简化。
步骤1:计算二项分布的参数
- 均值:$\mu = np = 100 \times 0.2 = 20$;
- 方差:$\sigma^2 = np(1-p) = 100 \times 0.2 \times 0.8 = 16$;
- 标准差:$\sigma = \sqrt{16} = 4$。
步骤2:标准化处理
将X标准化为标准正态变量Z:
$Z = \frac{X - \mu}{\sigma} = \frac{X - 20}{4}$
步骤3:转化概率区间
原概率$P\{16 \leq X \leq 24\}$转化为Z的范围:
- 当$X=16$时,$Z = \frac{16-20}{4} = -1$;
- 当$X=24$时,$Z = \frac{24-20}{4} = 1$;
因此,概率变为:
$P\{-1 \leq Z \leq 1\}$
步骤4:利用Φ(x)的性质计算
根据标准正态分布函数Φ(x):
$P\{-1 \leq Z \leq 1\} = \Phi(1) - \Phi(-1)$
由于Φ(-x) = 1 - Φ(x),代入得:
$\Phi(1) - (1 - \Phi(1)) = 2\Phi(1) - 1$