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:
- 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。
- 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。
- 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$\dfrac{2}{\sqrt{2\pi}} \cdot 1 = \dfrac{2}{\sqrt{2\pi}}$。