题目
设随机变量 X sim N(1, 2), Y sim N(-1, 2), Z sim N(0, 9)。且随机变量 X, Y, Z 相互独立, 已知 a(X + Y)^2 + bZ^2 sim chi^2(n)。(ab neq 0), 则 a, b, n 的值分别为 ().A. a = (1)/(2), b = (1)/(3), n = 2 B. a = (1)/(4), b = (1)/(9), n = 2 C. a = (1)/(2), b = (1)/(3), n = 4 D. a = (1)/(4), b = (1)/(9), n = 4
设随机变量 $X \sim N(1, 2), Y \sim N(-1, 2), Z \sim N(0, 9)$。且随机变量 $X, Y, Z $相互独立, 已知 $a(X + Y)^2 + bZ^2 \sim \chi^2(n)$。$(ab \neq 0)$, 则 $a, b, n $的值分别为 ().
A. $a = \frac{1}{2}, b = \frac{1}{3}, n = 2 $
B. $a = \frac{1}{4}, b = \frac{1}{9}, n = 2 $
C. $a = \frac{1}{2}, b = \frac{1}{3}, n = 4 $
D. $a = \frac{1}{4}, b = \frac{1}{9}, n = 4 $
题目解答
答案
B. $a = \frac{1}{4}, b = \frac{1}{9}, n = 2 $
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的性质、卡方分布的构造方法,以及随机变量独立性的应用。
解题核心思路:
- 确定线性组合的正态分布:利用独立正态变量的和的正态性,求出$X+Y$的分布。
- 标准化处理:将$X+Y$和$Z$分别标准化为标准正态变量。
- 构造卡方分布:将标准化后的变量平方,组合成独立的卡方分布项,通过系数匹配确定$a$、$b$,并求和得到自由度$n$。
破题关键点:
- 独立正态变量的和:$X+Y$的均值和方差计算。
- 卡方分布的结构:标准正态变量的平方和形式,以及系数对卡方分布的影响。
步骤1:确定$X+Y$的分布
- $X \sim N(1, 2)$,$Y \sim N(-1, 2)$,且$X$与$Y$独立。
- 和的正态性:$X+Y \sim N(1 + (-1), 2 + 2) = N(0, 4)$。
- 标准化:$\frac{X+Y}{\sqrt{4}} = \frac{X+Y}{2} \sim N(0, 1)$。
步骤2:处理$Z$的分布
- $Z \sim N(0, 9)$,标准化得$\frac{Z}{\sqrt{9}} = \frac{Z}{3} \sim N(0, 1)$。
步骤3:构造卡方分布
- 平方项的独立性:$\left(\frac{X+Y}{2}\right)^2 \sim \chi^2(1)$,$\left(\frac{Z}{3}\right)^2 \sim \chi^2(1)$。
- 和的卡方分布:$\left(\frac{X+Y}{2}\right)^2 + \left(\frac{Z}{3}\right)^2 \sim \chi^2(2)$。
步骤4:系数匹配
- 原式$a(X+Y)^2 + bZ^2$可变形为:
$a(X+Y)^2 + bZ^2 = \frac{(X+Y)^2}{4} + \frac{Z^2}{9}.$ - 对比得:$a = \frac{1}{4}$,$b = \frac{1}{9}$,自由度$n = 2$。