题目
(10)设随机变量X_(1),X_(2),X_(3),X_(4) 独立同分布,都服从正态分布N(1,1),且k(sum_(i=1)^4X_(i)-4)^2服从x^2(n)分布,则k和n分别为( )A. k=(1)/(4),n=1B. k=(1)/(2),n=1C. k=(1)/(4),n=4D. k=(1)/(2),n=4
(10)设随机变量$X_{1},X_{2},X_{3},X_{4}$ 独立同分布,都服从正态分布N(1,1),且$k(\sum_{i=1}^{4}X_{i}-4)^{2}$服从$x^{2}(n)$分布,则k和n分别为( )
A. $k=\frac{1}{4},n=1$
B. $k=\frac{1}{2},n=1$
C. $k=\frac{1}{4},n=4$
D. $k=\frac{1}{2},n=4$
题目解答
答案
A. $k=\frac{1}{4},n=1$
解析
本题考查正态分布的性质以及卡方分布的定义。解题的关键思路是先根据正态分布的性质求出$\sum_{i = 1}^{4}X_{i}$的分布,再将其转化为标准正态分布,最后根据卡方分布的定义确定$k$和$n$的值。
- 求$\sum_{i = 1}^{4}X_{i}$的分布:
已知随机变量$X_{1},X_{2},X_{3},X_{4}$独立同分布,都服从正态分布$N(1,1)$。
根据正态分布的性质:若$X_{1},X_{2},\cdots,X_{n}$相互独立,且$X_{i}\sim N(\mu_{i},\sigma_{i}^{2})$,$i = 1,2,\cdots,n$,则$\sum_{i = 1}^{n}X_{i}\sim N(\sum_{i = 1}^{n}\mu_{i},\sum_{i = 1}^{n}\sigma_{i}^{2})$。
对于本题,$\mu_{i}=1$,$\sigma_{i}^{2}=1$,$i = 1,2,3,4$,所以$\sum_{i = 1}^{4}X_{i}\sim N(4\times1,4\times1)=N(4,4)$。 - 将$\sum_{i = 1}^{4}X_{i}$转化为标准正态分布:
设$Z=\frac{\sum_{i = 1}^{4}X_{i}-4}{2}$,根据正态分布的标准化公式:若$X\sim N(\mu,\sigma^{2})$,则$\frac{X - \mu}{\sigma}\sim N(0,1)$。
因为$\sum_{i = 1}^{4}X_{i}\sim N(4,4)$,即$\mu = 4$,$\sigma = 2$,所以$Z=\frac{\sum_{i = 1}^{4}X_{i}-4}{2}\sim N(0,1)$。 - 根据卡方分布的定义确定$k$和$n$的值:
卡方分布的定义为:若$Z\sim N(0,1)$,则$Z^{2}\sim \chi^{2}(1)$。
由$Z=\frac{\sum_{i = 1}^{4}X_{i}-4}{2}\sim N(0,1)$,可得$Z^{2}=(\frac{\sum_{i = 1}^{4}X_{i}-4}{2})^{2}=\frac{1}{4}(\sum_{i = 1}^{4}X_{i}-4)^{2}\sim \chi^{2}(1)$。
已知$k(\sum_{i = 1}^{4}X_{i}-4)^{2}$服从$\chi^{2}(n)$分布,对比可得$k = \frac{1}{4}$,$n = 1$。