题目
设 X_i (i=1,2,...,50)是相互独立的随机变量,且服从参数 lambda=0.03 的泊松分布,记 Z=sum_(i=1)^50X_i, 利用中心极限定理, PZ >3 的近似值为().A. Phi(sqrt(3))B. Phi(sqrt(1.5))C. 1-Phi(sqrt(3))D. 1-Phi(sqrt(1.5))
设 $X_i$ ($i=1,2,\cdots,50$)是相互独立的随机变量,且服从参数 $\lambda=0.03$ 的泊松分布,记 $Z=\sum_{i=1}^{50}X_i$, 利用中心极限定理, $P\{Z >3\}$ 的近似值为().
A. $\Phi(\sqrt{3})$
B. $\Phi(\sqrt{1.5})$
C. $1-\Phi(\sqrt{3})$
D. $1-\Phi(\sqrt{1.5})$
题目解答
答案
D. $1-\Phi(\sqrt{1.5})$
解析
考查要点:本题主要考查中心极限定理的应用,以及泊松分布的性质。
解题思路:
- 泊松分布的期望与方差:每个随机变量$X_i$的期望和方差均为$\lambda=0.03$。
- 求和后的期望与方差:总和$Z$的期望为$50 \times 0.03 = 1.5$,方差同理为$1.5$。
- 中心极限定理:当$n=50$足够大时,$Z$近似服从正态分布$N(1.5, 1.5)$。
- 标准化与概率计算:将$Z > 3$标准化为标准正态变量,转化为查标准正态分布函数$\Phi$的形式。
破题关键:
- 正确计算标准化后的分母(标准差$\sqrt{1.5}$)。
- 注意不等式方向,$P(Z > 3)$对应$1 - \Phi(\cdot)$。
步骤1:计算期望与方差
每个$X_i$服从泊松分布,参数$\lambda=0.03$,因此:
- 期望:$E(X_i) = \lambda = 0.03$
- 方差:$\text{Var}(X_i) = \lambda = 0.03$
总和$Z = \sum_{i=1}^{50} X_i$的期望和方差为:
$E(Z) = 50 \times 0.03 = 1.5, \quad \text{Var}(Z) = 50 \times 0.03 = 1.5$
步骤2:应用中心极限定理
根据中心极限定理,当$n=50$足够大时,$Z$近似服从正态分布:
$Z \sim N(1.5, 1.5)$
步骤3:标准化处理
将$Z$标准化为标准正态变量$U$:
$U = \frac{Z - E(Z)}{\sqrt{\text{Var}(Z)}} = \frac{Z - 1.5}{\sqrt{1.5}}$
步骤4:计算概率
求$P(Z > 3)$:
$\begin{aligned}P(Z > 3) &= P\left( \frac{Z - 1.5}{\sqrt{1.5}} > \frac{3 - 1.5}{\sqrt{1.5}} \right) \\&= P\left( U > \frac{1.5}{\sqrt{1.5}} \right) \\&= P\left( U > \sqrt{1.5} \right) \\&= 1 - \Phi(\sqrt{1.5})\end{aligned}$
结论:正确答案为选项D。