题目
设随机变量 X sim f(x),满足 f(x)= f(-x),F(x) 是 x 的分布函数,则对任意实数 a 有()。A. F(-a)= 1 - int_(0)^a f(x)dxB. F(-a)= (1)/(2) - int_(0)^a f(x)dxC. F(-a)= F(a)D. F(-a)= 2F(a)- 1
设随机变量 $X \sim f(x)$,满足 $f(x)= f(-x)$,$F(x)$ 是 $x$ 的分布函数,则对任意实数 $a$ 有()。
A. $F(-a)= 1 - \int_{0}^{a} f(x)dx$
B. $F(-a)= \frac{1}{2} - \int_{0}^{a} f(x)dx$
C. $F(-a)= F(a)$
D. $F(-a)= 2F(a)- 1$
题目解答
答案
B. $F(-a)= \frac{1}{2} - \int_{0}^{a} f(x)dx$
解析
考查要点:本题主要考查对称分布(偶函数密度函数)的分布函数性质,以及积分变换的应用。
解题核心思路:
- 利用偶函数的对称性:概率密度函数$f(x)$为偶函数,说明分布关于$y$轴对称。
- 分布函数的拆分与积分变换:将分布函数$F(a)$拆分为对称部分和非对称部分,结合积分区间的对称性进行转换。
- 关键等式推导:通过积分对称性推导出$F(-a)$与$F(a)$的关系,并结合选项验证。
破题关键点:
- 偶函数的积分性质:$\int_{-\infty}^0 f(t)dt = \frac{1}{2}$(对称性导致左右概率相等)。
- 分布函数的拆分:$F(a) = \frac{1}{2} + \int_0^a f(t)dt$,从而将$F(-a)$转化为与$\int_0^a f(t)dt$相关表达式。
步骤1:分析分布函数的对称性
由$f(x) = f(-x)$可知,$f(x)$是偶函数,概率密度函数关于$y$轴对称。因此,分布函数满足:
$F(-a) = \int_{-\infty}^{-a} f(t)dt = 1 - \int_{-a}^{+\infty} f(t)dt = 1 - F(a).$
步骤2:拆分$F(a)$的表达式
将$F(a)$拆分为对称部分和非对称部分:
$F(a) = \int_{-\infty}^a f(t)dt = \int_{-\infty}^0 f(t)dt + \int_0^a f(t)dt.$
由于$f(x)$是偶函数,$\int_{-\infty}^0 f(t)dt = \frac{1}{2}$(对称性导致左右概率各占一半),因此:
$F(a) = \frac{1}{2} + \int_0^a f(t)dt.$
步骤3:代入$F(-a)$的表达式
将$F(a)$代入$F(-a) = 1 - F(a)$中:
$F(-a) = 1 - \left( \frac{1}{2} + \int_0^a f(t)dt \right) = \frac{1}{2} - \int_0^a f(t)dt.$
此结果对应选项B。