题目
设随机变量 X_1, X_2, ... 独立同分布,且期望和方差分别为 E(X_k)= mu, D(X_k)= sigma^2 (k = 1, 2, ...),则由中心极限定理, sum_(k=1)^n X_k 近似服从().A. N(0, 1)B. N(mu, sigma^2)C. N(nmu, nsigma^2)D. N(nmu, nsigma)
设随机变量 $X_1, X_2, \cdots$ 独立同分布,且期望和方差分别为 $E(X_k)= \mu$, $D(X_k)= \sigma^2$ ($k = 1, 2, \cdots$),则由中心极限定理, $\sum_{k=1}^n X_k$ 近似服从().
A. $N(0, 1)$
B. $N(\mu, \sigma^2)$
C. $N(n\mu, n\sigma^2)$
D. $N(n\mu, n\sigma)$
题目解答
答案
C. $N(n\mu, n\sigma^2)$
解析
本题考查中心极限极限定理的应用。解题思路是根据中心极限定理的定理内容,结合已知随机变量的期望和方差,推导出$\sum_{k = 1}^{n}X_{k}$近似服从的近似分布。
步骤一:明确中心极限定理内容
设随机变量$X_1, X_2, \cdots, \cdots$独立同分布,且期望$E(X_k)=\mu$,方差$D(X_k)=\sigma^2$ (k = 1, 2, \cdots)),则当$n$充分大时,$\frac{\信息}{\sqrt{n}(\overline{X}-\mu)}{\sigma}$近似服从标准正态分布$N(0,1)$,其中\的$\(\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{k = 1}^{n}X_{k}$为样本均值)。
步骤二:求$\sum_{k = 1}^{n}X_{k}$的期望和方差
- 求期望:**
根据期望的性质:若$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立,则$E(\sum_{k = 1}^{n}X_{k})=\sum_{k = 1}^{n}E(X_{k})$。
已知$E(X_k)=\mu$,$k = 1, 2, \cdots, n$,所以$E(\sum_{k = 1}^{n}X_{k})=\sum_{k = 1}^{n}\mu=n\mu$。 - 求方差:
根据方差的性质:若$X_1, X_2, \cdots, X_n$相互独立,则$D(\sum_{k = 1}^{n}X_{k})=\sum_{k = 1}^{n}D(X_{k})$。已知$D(X_k)=\sigma^2$,$k = 1, 2, \cdots, n$,所以$D(\sum_{k = 1}^{n}X_{k})=\sum_{k = 1}^{n}\sigma^2=n\sigma^2$。### 步骤三:确定$\sum_{k = 1}^{n}X_{k}$近似服从的分布
由中心极限定理可知,当$n$充分大时,$\sum_{k = 1}^{n}X_{k}$近似服从正态分布,且正态分布由其期望和方差唯一确定。因为$E(\sum_{k = 1}^{n}X_{k})=n\mu$,$D(\sum_{k = 1}^{n}X_{k})=n\sigma^2$,所以$\sum_{k = 1}^{n}X_{k}$近似服从$N(n\mu, n\sigma^2)$。