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题目

设_(1),(X)_(2),... ,(X)_(8)和_(1),(X)_(2),... ,(X)_(8)分别是来自独立总体_(1),(X)_(2),... ,(X)_(8)和_(1),(X)_(2),... ,(X)_(8)的简单随机样本,其中_(1),(X)_(2),... ,(X)_(8)则_(1),(X)_(2),... ,(X)_(8)____________。

设和分别是来自独立总体和的简单随机样本,其中则____________。

题目解答

答案

由题可知,总体和满足,且和分别是来自独立总体和的简单随机样本。

∴

又∵与互相独立,则也服从正态分布。

而由知,

那么,

,

从而,满足正态分布的函数公式为。令

∴

∵被积函数在上为偶函数

∴综上得,。

解析

考查要点:本题主要考查样本均值的分布、独立正态变量的线性组合以及标准正态分布绝对值的期望的计算。

解题核心思路:

  1. 确定样本均值的分布:根据正态总体的性质,样本均值$\overline{X}$和$\overline{Y}$分别服从正态分布,均值为总体均值,方差为总体方差除以样本量。
  2. 构造差值的分布:由于$\overline{X}$和$\overline{Y}$独立,差值$\overline{X}-\overline{Y}$服从正态分布,均值为0,方差为两者方差之和。
  3. 计算绝对值期望:利用标准正态分布的对称性,将积分简化为偶函数的计算,最终得到结果。

破题关键点:

  • 样本均值方差的计算:注意方差与样本量的关系。
  • 独立变量差值的分布:方差相加的性质。
  • 标准正态分布绝对值的期望公式:需熟练掌握积分计算或记忆结论。

步骤1:确定样本均值的分布

  • $X \sim N(0,4)$,样本量$n=8$,则$\overline{X} \sim N\left(0, \dfrac{4}{8}\right) = N(0, 0.5)$。
  • $Y \sim N(0,7)$,样本量$m=14$,则$\overline{Y} \sim N\left(0, \dfrac{7}{14}\right) = N(0, 0.5)$。

步骤2:构造差值的分布

  • $\overline{X}$与$\overline{Y}$独立,故$\overline{X} - \overline{Y} \sim N\left(0 - 0, 0.5 + 0.5\right) = N(0,1)$,即标准正态分布。

步骤3:计算绝对值期望

  • 设$Z = \overline{X} - \overline{Y} \sim N(0,1)$,则$E(|Z|) = \dfrac{2}{\sqrt{2\pi}} \int_{0}^{+\infty} z e^{-z^2/2} \mathrm{d}z$。
  • 通过变量代换$u = z^2/2$,积分化简为$\dfrac{2}{\sqrt{2\pi}} \cdot 1 = \dfrac{2}{\sqrt{2\pi}}$。

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