题目
设 X sim N(mu, sigma^2),则 P(a leq X leq b)= ( )A. Phi(a)- Phi(b)B. Phi(a)+ Phi(b)C. Phi((a-mu)/(sigma^2))- Phi((b-mu)/(sigma^2))D. Phi((b-mu)/(sigma))- Phi((a-mu)/(sigma))
设 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,则 $P(a \leq X \leq b)= (\quad)$
A. $\Phi(a)- \Phi(b)$
B. $\Phi(a)+ \Phi(b)$
C. $\Phi(\frac{a-\mu}{\sigma^2})- \Phi(\frac{b-\mu}{\sigma^2})$
D. $\Phi(\frac{b-\mu}{\sigma})- \Phi(\frac{a-\mu}{\sigma})$
题目解答
答案
D. $\Phi(\frac{b-\mu}{\sigma})- \Phi(\frac{a-\mu}{\sigma})$
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算,核心在于标准化转换和标准正态分布函数Φ的运用。
解题思路:
- 标准化:将一般正态分布$X \sim N(\mu, \sigma^2)$转化为标准正态分布$Z \sim N(0,1)$,公式为$Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$。
- 概率转换:将原概率$P(a \leq X \leq b)$转换为标准正态分布下的概率,即$P\left(\frac{a-\mu}{\sigma} \leq Z \leq \frac{b-\mu}{\sigma}\right)$。
- 累积分布函数:利用标准正态分布的累积分布函数$\Phi(z)$,概率表达式为$\Phi\left(\frac{b-\mu}{\sigma}\right) - \Phi\left(\frac{a-\mu}{\sigma}\right)$。
关键点:
- 标准化公式的正确应用。
- 分母应为$\sigma$而非$\sigma^2$(排除选项C)。
- 减法顺序(大值减小值,排除选项A)。
步骤1:标准化处理
将$X$标准化为标准正态变量$Z$:
$Z = \frac{X - \mu}{\sigma} \implies Z \sim N(0, 1)$
步骤2:概率转换
原事件$a \leq X \leq b$对应的$Z$范围为:
$\frac{a - \mu}{\sigma} \leq Z \leq \frac{b - \mu}{\sigma}$
步骤3:应用累积分布函数
标准正态分布的概率计算公式为:
$P\left(\frac{a - \mu}{\sigma} \leq Z \leq \frac{b - \mu}{\sigma}\right) = \Phi\left(\frac{b - \mu}{\sigma}\right) - \Phi\left(\frac{a - \mu}{\sigma}\right)$
选项分析
- 选项D正确对应上述公式。
- 选项A顺序错误(应为大值减小值)。
- 选项B错误(概率不能直接相加)。
- 选项C分母错误(应为$\sigma$而非$\sigma^2$)。