设随机变量 X sim N(2, sigma^2),若 P0 < X < 4 = 0.3,则 PX < 0 = ____。A. 0.35B. 0.16C. 1.2D. 0.85
设随机变量 $X \sim N(2, \sigma^2)$,若 $P\{0 < X < 4\} = 0.3$,则 $P\{X < 0\} = \_\_\_\_$。 A. 0.35 B. 0.16 C. 1.2 D. 0.85
题目解答
答案
我们已知随机变量 $ X \sim N(2, \sigma^2) $,即 $ X $ 服从均值为 2,方差为 $ \sigma^2 $ 的正态分布。
题目给出:
$P\{0 < X < 4\} = 0.3$
要求我们求出:
$P\{X < 0\} = ?$
第一步:标准化
我们把 $ X $ 标准化为标准正态分布 $ Z \sim N(0, 1) $,即:
$Z = \frac{X - \mu}{\sigma} = \frac{X - 2}{\sigma}$
因此:
$P\{0 < X < 4\} = P\left\{\frac{0 - 2}{\sigma} < Z < \frac{4 - 2}{\sigma}\right\} = P\left\{-\frac{2}{\sigma} < Z < \frac{2}{\sigma}\right\}$
我们设:
$a = \frac{2}{\sigma}$
则有:
$P\{-a < Z < a\} = 0.3$
第二步:利用对称性
由于标准正态分布是对称的,有:
$P\{-a < Z < a\} = 2P\{0 < Z < a\}$
所以:
$2P\{0 < Z < a\} = 0.3 \Rightarrow P\{0 < Z < a\} = 0.15$
查标准正态分布表,找 $ P\{0 < Z < a\} = 0.15 $ 对应的 $ a $ 值。
查表得:
$P\{0 < Z < 0.39\} \approx 0.15$
所以:
$a = 0.39 \Rightarrow \frac{2}{\sigma} = 0.39 \Rightarrow \sigma = \frac{2}{0.39} \approx 5.128$
第三步:求 $ P\{X < 0\} $
我们要求:
$P\{X < 0\} = P\left\{Z < \frac{0 - 2}{\sigma}\right\} = P\left\{Z < -\frac{2}{\sigma}\right\} = P\{Z < -a\}$
由于:
$a = 0.39 \Rightarrow P\{Z < -0.39\}$
查标准正态分布表:
$P\{Z < -0.39\} = 1 - P\{Z < 0.39\} = 1 - 0.6517 = 0.3483$
最终答案:
$\boxed{0.35}$
正确选项是:
$\boxed{\text{A. 0.35}}$
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算,涉及标准化变换、对称性应用及标准正态分布表的使用。
解题核心思路:
- 标准化:将非标准正态分布转化为标准正态分布,利用已知概率求出关键参数。
- 对称性应用:通过标准正态分布的对称性,将区间概率转化为单边概率,简化计算。
- 查表求参数:根据概率值反推标准差,最终计算目标概率。
破题关键点:
- 标准化公式:正确应用 $Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$。
- 对称性拆分:将双侧概率拆分为单侧概率,结合查表确定临界值。
- 尾部概率计算:利用对称性计算左侧尾部概率。
标准化与参数求解
-
标准化处理:
设 $X \sim N(2, \sigma^2)$,标准化得 $Z = \frac{X - 2}{\sigma}$。
原概率 $P(0 < X < 4)$ 转换为:
$P\left(-\frac{2}{\sigma} < Z < \frac{2}{\sigma}\right) = 0.3.$ -
对称性拆分:
设 $a = \frac{2}{\sigma}$,则 $P(-a < Z < a) = 0.3$。
根据对称性,$P(-a < Z < a) = 2P(0 < Z < a)$,得:
$2P(0 < Z < a) = 0.3 \implies P(0 < Z < a) = 0.15.$ -
查表求 $a$:
查标准正态分布表,$P(0 < Z < 0.39) \approx 0.15$,故 $a = 0.39$,从而:
$\sigma = \frac{2}{a} = \frac{2}{0.39} \approx 5.128.$
计算目标概率
-
标准化目标值:
$P(X < 0)$ 对应 $Z = \frac{0 - 2}{\sigma} = -\frac{2}{\sigma} = -a = -0.39$。 -
尾部概率计算:
$P(Z < -0.39) = 1 - P(Z < 0.39) = 1 - 0.6517 = 0.3483 \approx 0.35.$