题目
若随机变量 X sim N(mu, sigma^2),从中随机抽取样本 x_1, x_2, ldots, x_n,则 (sigma^2)/(n) 为 ()。A. 样本均值B. 样本均值的方差C. 样本均值的均值D. 样本的方差
若随机变量 $X \sim N(\mu, \sigma^2)$,从中随机抽取样本 $x_1, x_2, \ldots, x_n$,则 $\frac{\sigma^2}{n}$ 为 ()。
A. 样本均值
B. 样本均值的方差
C. 样本均值的均值
D. 样本的方差
题目解答
答案
B. 样本均值的方差
解析
本题考查正态分布以及样本均值的性质相关知识点。。解题思路如下:
- 首先明确样本均值的定义:设从总体 $X$ 中抽取样本 $x_1,x_2,\cdots,x_n$,样本均值 $\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}x_i$。
- 然后根据期望和方差的性质来推导样本均值的期望和方差:
- 期望的性质:若 $Y=aX + b$($a,b$ 为常数),则 $E(Y)=aE(X)+b$;方差的性质若 $Y = aX + b$,则 $D(Y)=a^{2}D(X)$。
- 已知随机变量 $X\sim N(\mu,\sigma^{2})$,即 $E(X)=\mu$,$D(X)=\sigma^{2}$。
- 计算样本均值的期望 $E(\overline{X})$:
$E(\overline{X)=E(\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}x_{i})$,根据期望的线性性质 $E(a_1X_1+\cdots+a_nX_n)=a_1E(X_1)+\cdots+a_nE(X_n)$,这里 $E(\overline{X})=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}E(x_{i})$。
因为 $E(x_{i}) = E(X)=\mu$($i = 1,2,\cdots,n$),所以 $E(\overline{X})=\frac{1}{n}\cdot n\mu=\mu$。 - 计算样本均值的方差 $D(\overline{X})$:
$D(\overline{X})=D(\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}x_{i})$,根据方差的性质 $D(aX)=a^{2}D(X)$,$D(\overline{X)=\frac{1}{n^{2}}D(\sum_{i = 1}^{n}x_{i})$。
因为样本 $x_1,x_2,\cdots,x_n$ 相互独立,对于相互独立的随机变量 $X_1,X_2,\cdots,X_n$,有 $D(X_1+\cdots+X_n)=D(X_1)+\cdots+D(X_n)$,所以 $D(\overline{X})=\frac{1}{n^{2}}\sum_{i = 1}^{n}D(x_{i})$。
又因为 $D(x_{i})=D(X)=\sigma^{2}$($i = 1,2,\cdots,n$),则 $D(\overline{X})=\frac{1}{n^{2}}\cdot n\sigma^{2}=\frac{\sigma^{2}}{n}$。