题目
设 X sim N(mu, sigma^2),要使 Y sim N(0,1),则A. Y = sigma X + muB. Y = sigma X - muC. Y = (X)/(sigma) + muD. Y = (X - mu)/(sigma)
设 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,要使 $Y \sim N(0,1)$,则
A. $Y = \sigma X + \mu$
B. $Y = \sigma X - \mu$
C. $Y = \frac{X}{\sigma} + \mu$
D. $Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$
题目解答
答案
D. $Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的标准化变换,即如何将一般正态分布$N(\mu, \sigma^2)$转化为标准正态分布$N(0,1)$。
解题核心思路:
标准化的核心是通过线性变换调整原分布的均值和方差,使得新变量的均值为0,方差为1。具体操作为先减去均值$\mu$,再除以标准差$\sigma$,即$Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$。
破题关键点:
- 均值调整:通过减去$\mu$使新变量的均值变为0。
- 方差调整:通过除以$\sigma$使新变量的方差变为1。
- 选项验证:需逐一验证各选项的均值和方差是否符合标准正态分布的要求。
标准化变换的公式为:
$Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$
推导过程:
- 均值计算:
$E(Y) = E\left(\frac{X - \mu}{\sigma}\right) = \frac{E(X) - \mu}{\sigma} = \frac{\mu - \mu}{\sigma} = 0$ - 方差计算:
$\text{Var}(Y) = \text{Var}\left(\frac{X - \mu}{\sigma}\right) = \frac{\text{Var}(X)}{\sigma^2} = \frac{\sigma^2}{\sigma^2} = 1$
选项分析:
- A. $Y = \sigma X + \mu$
- 均值:$\sigma \mu + \mu = \mu(\sigma + 1)$(非0)
- 方差:$\sigma^2 \cdot \sigma^2 = \sigma^4$(非1)
- B. $Y = \sigma X - \mu$
- 均值:$\sigma \mu - \mu = \mu(\sigma - 1)$(非0)
- 方差:$\sigma^2 \cdot \sigma^2 = \sigma^4$(非1)
- C. $Y = \frac{X}{\sigma} + \mu$
- 均值:$\frac{\mu}{\sigma} + \mu = \mu\left(\frac{1}{\sigma} + 1\right)$(非0)
- 方差:$\frac{\sigma^2}{\sigma^2} = 1$(符合,但均值不符合)
- D. $Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$
- 均值:$0$(符合)
- 方差:$1$(符合)