题目
设随机变量 X 的密度函数为 f(x),且 f(-x)=f(x),F(x) 是 X 的分布函数,则对任意实数 a 成立 A. F(-a)=1-int_(0)^af(x)dxB. F(-a)=(1)/(2)-int_(0)^af(x)dxC. F(-a)=F(a)D. F(-a)=2F(a)-1
设随机变量 $X$ 的密度函数为 $f(x)$,且 $f(-x)=f(x)$,$F(x)$ 是 $X$ 的分布函数,则对任意实数 $a$ 成立
- A. $F(-a)=1-\int_{0}^{a}f(x)dx$
- B. $F(-a)=\frac{1}{2}-\int_{0}^{a}f(x)dx$
- C. $F(-a)=F(a)$
- D. $F(-a)=2F(a)-1$
题目解答
答案
为了解决这个问题,我们需要使用随机变量 $X$ 的密度函数 $f(x)$ 的性质,已知 $f(-x) = f(x)$。这意味着 $f(x)$ 是一个偶函数。$X$ 的分布函数 $F(x)$ 定义为:
\[ F(x) = \int_{-\infty}^x f(t) \, dt \]
我们需要找到 $F(-a)$ 的表达式,其中 $a$ 是任意实数。根据分布函数的定义,我们有:
\[ F(-a) = \int_{-\infty}^{-a} f(t) \, dt \]
由于 $f(x)$ 是一个偶函数,我们可以利用这个性质重写积分。设 $u = -t$,则 $du = -dt$,当 $t$ 从 $-\infty$ 到 $-a$ 时,$u$ 从 $\infty$ 到 $a$。因此,积分变为:
\[ F(-a) = \int_{\infty}^a f(-u) (-du) = \int_{\infty}^a f(u) (-du) = \int_a^{\infty} f(u) \, du \]
我们知道 $f(x)$ 在所有实数上的积分是1,即:
\[ \int_{-\infty}^{\infty} f(u) \, du = 1 \]
因此,我们可以将 $F(-a)$ 的积分表示为从 $-\infty$ 到 $\infty$ 的积分减去从 $-\infty$ 到 $a$ 的积分:
\[ F(-a) = \int_a^{\infty} f(u) \, du = 1 - \int_{-\infty}^a f(u) \, du = 1 - F(a) \]
现在,我们需要将 $F(a)$ 表示为从0到 $a$ 的积分。由于 $f(x)$ 是偶函数,我们有:
\[ F(a) = \int_{-\infty}^a f(t) \, dt = \int_{-\infty}^0 f(t) \, dt + \int_0^a f(t) \, dt \]
再次使用 $f(x)$ 的偶函数性质,我们知道:
\[ \int_{-\infty}^0 f(t) \, dt = \int_0^{\infty} f(t) \, dt \]
由于总积分是1,我们有:
\[ \int_{-\infty}^0 f(t) \, dt + \int_0^{\infty} f(t) \, dt = 1 \implies 2 \int_0^{\infty} f(t) \, dt = 1 \implies \int_0^{\infty} f(t) \, dt = \frac{1}{2} \]
因此:
\[ F(a) = \frac{1}{2} + \int_0^a f(t) \, dt \]
将此代入 $F(-a)$ 的表达式中,我们得到:
\[ F(-a) = 1 - F(a) = 1 - \left( \frac{1}{2} + \int_0^a f(t) \, dt \right) = \frac{1}{2} - \int_0^a f(t) \, dt \]
因此,正确答案是:
\[ \boxed{B} \]