题目
设随机变量X_1,...,X_n相互独立,且X_i都服从参数为0.5的指数分布,则当n充分大时,随机变量Z_n=(1)/(n)sum_(i=1)^n X_i近似服从A. N(2,4)B. N(2,(4)/(n))C. N((1)/(2),(4)/(n))D. N(2n,4n)
设随机变量$X_1,\cdots,X_n$相互独立,且$X_i$都服从参数为$0.5$的指数分布,则当$n$充分大时,随机变量$Z_n=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n X_i$近似服从
A. $N(2,4)$
B. $N(2,\frac{4}{n})$
C. $N(\frac{1}{2},\frac{4}{n})$
D. $N(2n,4n)$
题目解答
答案
B. $N(2,\frac{4}{n})$
解析
考查要点:本题主要考查中心极限定理的应用,以及指数分布的期望与方差计算。
解题核心思路:
- 确定指数分布参数:题目中指数分布的参数为0.5,需明确其对应的是速率参数λ,从而计算出期望和方差。
- 应用中心极限定理:当n充分大时,独立同分布的随机变量的样本均值近似服从正态分布,其均值为总体均值,方差为总体方差除以n。
破题关键点:
- 指数分布的期望与方差:若$X \sim E(\lambda)$,则$E(X) = \frac{1}{\lambda}$,$D(X) = \frac{1}{\lambda^2}$。
- 样本均值的分布:$\frac{1}{n}\sum X_i$的期望为总体均值,方差为$\frac{\text{总体方差}}{n}$。
步骤1:计算单个随机变量的期望与方差
已知$X_i \sim E(0.5)$,其中参数0.5是速率参数$\lambda$,因此:
- 期望:$E(X_i) = \frac{1}{\lambda} = \frac{1}{0.5} = 2$,
- 方差:$D(X_i) = \frac{1}{\lambda^2} = \frac{1}{0.5^2} = 4$。
步骤2:应用中心极限定理
当$n$充分大时,样本均值$Z_n = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n X_i$近似服从正态分布:
- 均值:$E(Z_n) = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n E(X_i) = \frac{1}{n} \cdot n \cdot 2 = 2$,
- 方差:$D(Z_n) = \frac{1}{n^2}\sum_{i=1}^n D(X_i) = \frac{1}{n^2} \cdot n \cdot 4 = \frac{4}{n}$。
因此,$Z_n$近似服从$N\left(2, \frac{4}{n}\right)$,对应选项B。