题目
设随机变量X服从正态分布N(μ1,σ12),Y服从正态分布N(μ2,σ22),且P(|X-μ1|<1)>P(|Y-μ2|<1),则必有 ( )A. σ1<σ2B. σ1>σ2C. μ1<μ2D. μ1>μ2
设随机变量X服从正态分布N(μ1,σ12),Y服从正态分布N(μ2,σ22),且P{|X-μ1|<1}>P{|Y-μ2|<1},则必有 ( )
A. σ1<σ2
B. σ1>σ2
C. μ1<μ2
D. μ1>μ2
A. σ1<σ2
B. σ1>σ2
C. μ1<μ2
D. μ1>μ2
题目解答
答案
由题设可得:
P{
<
}>P{
<
},
则:2Φ(
)−1>2Φ(
)−1,
即:Φ(
)>Φ(
),
其中Φ(x)是标准正态分布的分布函数,
又Φ(x)是单调不减函数,
则:
>
,
即:σ1<σ2.
故选:A.
P{
| |X−μ1| |
| σ1 |
| 1 |
| σ1 |
| |Y−μ2| |
| σ2 |
| 1 |
| σ2 |
则:2Φ(
| 1 |
| σ1 |
| 1 |
| σ2 |
即:Φ(
| 1 |
| σ1 |
| 1 |
| σ2 |
其中Φ(x)是标准正态分布的分布函数,
又Φ(x)是单调不减函数,
则:
| 1 |
| σ1 |
| 1 |
| σ2 |
即:σ1<σ2.
故选:A.
解析
步骤 1:标准化正态分布
将随机变量X和Y标准化,即转换为标准正态分布。对于X,我们有:
\[ Z_X = \frac{X - \mu_1}{\sigma_1} \]
对于Y,我们有:
\[ Z_Y = \frac{Y - \mu_2}{\sigma_2} \]
步骤 2:转换概率不等式
根据题目条件,我们有:
\[ P\left\{ \left| X - \mu_1 \right| < 1 \right\} > P\left\{ \left| Y - \mu_2 \right| < 1 \right\} \]
将X和Y标准化后,不等式变为:
\[ P\left\{ \left| \frac{X - \mu_1}{\sigma_1} \right| < \frac{1}{\sigma_1} \right\} > P\left\{ \left| \frac{Y - \mu_2}{\sigma_2} \right| < \frac{1}{\sigma_2} \right\} \]
步骤 3:利用标准正态分布的性质
由于Z_X和Z_Y都是标准正态分布,我们可以使用标准正态分布的累积分布函数Φ(x)来表示上述概率:
\[ 2\Phi\left( \frac{1}{\sigma_1} \right) - 1 > 2\Phi\left( \frac{1}{\sigma_2} \right) - 1 \]
步骤 4:比较标准正态分布的累积分布函数
由于Φ(x)是单调递增函数,上述不等式可以简化为:
\[ \Phi\left( \frac{1}{\sigma_1} \right) > \Phi\left( \frac{1}{\sigma_2} \right) \]
步骤 5:得出结论
由于Φ(x)是单调递增函数,上述不等式成立的条件是:
\[ \frac{1}{\sigma_1} > \frac{1}{\sigma_2} \]
即:
\[ \sigma_1 < \sigma_2 \]
将随机变量X和Y标准化,即转换为标准正态分布。对于X,我们有:
\[ Z_X = \frac{X - \mu_1}{\sigma_1} \]
对于Y,我们有:
\[ Z_Y = \frac{Y - \mu_2}{\sigma_2} \]
步骤 2:转换概率不等式
根据题目条件,我们有:
\[ P\left\{ \left| X - \mu_1 \right| < 1 \right\} > P\left\{ \left| Y - \mu_2 \right| < 1 \right\} \]
将X和Y标准化后,不等式变为:
\[ P\left\{ \left| \frac{X - \mu_1}{\sigma_1} \right| < \frac{1}{\sigma_1} \right\} > P\left\{ \left| \frac{Y - \mu_2}{\sigma_2} \right| < \frac{1}{\sigma_2} \right\} \]
步骤 3:利用标准正态分布的性质
由于Z_X和Z_Y都是标准正态分布,我们可以使用标准正态分布的累积分布函数Φ(x)来表示上述概率:
\[ 2\Phi\left( \frac{1}{\sigma_1} \right) - 1 > 2\Phi\left( \frac{1}{\sigma_2} \right) - 1 \]
步骤 4:比较标准正态分布的累积分布函数
由于Φ(x)是单调递增函数,上述不等式可以简化为:
\[ \Phi\left( \frac{1}{\sigma_1} \right) > \Phi\left( \frac{1}{\sigma_2} \right) \]
步骤 5:得出结论
由于Φ(x)是单调递增函数,上述不等式成立的条件是:
\[ \frac{1}{\sigma_1} > \frac{1}{\sigma_2} \]
即:
\[ \sigma_1 < \sigma_2 \]