设随机变量X和Y相互独立,且X sim N(1,4),Y sim N(0,1),则2X-Y服从的分布是A. N(2,15)B. N(2,17)C. N(2,3)D. N(2,16)
A. $N(2,15)$
B. $N(2,17)$
C. $N(2,3)$
D. $N(2,16)$
题目解答
答案
解析
本题考查正态分布的性质以及相互独立随机变量线性组合的分布。解题思路是先根据正态分布分布的性质确定$2X$和$Y$的期望和方差,再利用相互独立随机变量线性组合的期望和方差公式计算$2X - Y$的期望和方差,最后根据正态分布的性质确定$2X - Y$服从的分布。
步骤一、明确$X$和$Y$的期望和方差
已知$X\sim N(1,4)$,$Y\sim N(0,1)$,根据正态分布$N(\mu,\sigma^{2})$的定义,其中$\mu$为期望,$\sigma^{2}$为方差,可得:
$E(X)=1$,$D(X)=4$;$E(Y)=0$,\D(Y)=1)。
二、计算$2X - Y$的期望
根据期望的性质:对于任意常数$a$、$b$和随机变量$1) \(E(aX + bY)=aE(X)+bE(Y)$($X$、$Y$为任意随机变量),可得:
$E(2X - Y)=E(2X)+E(-Y)$
再根据期望的性质$E(cX)=cE(X)$($c$为常数),进一步可得:
$E(2X - Y)=2E(X)-E(Y)$
将$E(X)=1$,$E(Y)=0$代入上式,可得:
$E(2X - Y)=2\times1 - 0 = 2$
三、计算\2X - Y)的方差
因为$X$和$Y$相互独立,根据方差的性质:对于相互独立随机变量$X$、$Y$和常数$a$、$b$,有$D(aX + bY)=a^{2}D(X)+b^{2}D(Y)$,可得:
$D(2X - Y)=D(2X)+D(-Y)$
再根据方差的性质$D(cX)=c^{2}D(X)$($c$为常数),进一步可得:
$D(2X - Y)=2^{2}D(X)+(-1)^{2}D(Y)$
将$D(X)=4$,$D(Y)=1$代入上式,可得:
$D(2X - Y)=4\times4 + 1\times1 = 16 + 1 = 17$
四、确定\2X - Y)服从的分布
若随机变量$Z$的期望为$\mu$,方差为$\sigma^{2}$,则$Z$服从正态分布$N(\mu,\sigma^{2})$。
由前面计算可知$E(2X - Y)=2$,$D(2X - Y)=17$,所以$2X - Y$服从正态分布$N(2,17)$。