设 X sim N(mu, sigma^2),要使 Y sim N(0,1),则A. Y = (X)/(sigma) + muB. Y = (X - mu)/(sigma)C. Y = sigma X + muD. Y = sigma X - mu
A. $Y = \frac{X}{\sigma} + \mu$
B. $Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$
C. $Y = \sigma X + \mu$
D. $Y = \sigma X - \mu$
题目解答
答案
解析
本题考查正态分布的标准化知识以及解题思路。解题的关键在于理解正态分布标准化的原理,即通过对随机变量进行线性变换,将一般的正态分布转化为标准正态分布。
已知随机变量$X$服从正态分布$X \sim N(\mu, \sigma^2)$,其中$\mu$是均值,$\sigma^2$是方差,$\sigma$是标准差。我们的目标是找到一个线性变换$Y = aX + b$($a$、$b$为常数),使得$Y$服从标准正态分布$N(0,1)$。
下面我们来分析标准正态分布的性质:
- 对于标准正态分布$N(0,1)$,其均值为$0$,方差为$1$。
- 设$Y = aX + b$,根据期望和方差的性质:
- $E(Y)=E(aX + b)=aE(X)+b$,因为$E(X)=\mu$,所以$E(Y)=a\mu + b$。
- $D(Y)=D(aX + b)=a^2D(X)$,因为$D(X)=\sigma^2$,所以$D(Y)=a^2\sigma^2$。
要使$Y\sim N(0,1)$,则需要满足$E(Y)=0$且$D(Y)=1$,即:
$\begin{cases}a\mu + b = 0\\a^2\sigma^2 = 1\end{cases}$
由$a^2\sigma^2 = 1$,可得$a=\pm\frac{1}{\sigma}$。
当$a = \frac{1}{\sigma}$时,代入$a\mu + b = 0$,可得$\frac{1}{\sigma}\mu + b = 0$,解得$b = -\frac{\mu}{\sigma}$。
此时$Y = \frac{1}{\sigma}X - \frac{\mu}{\sigma}=\frac{X - \mu}{\sigma}$。
当$a = -\frac{1}{\sigma}$时,代入$a\mu + b = 0$,可得$-\frac{1}{\sigma}\mu + b = 0$,解得$b = \frac{\mu}{\sigma}$。
此时$Y = -\frac{1}{\sigma}X + \frac{\mu}{\sigma}=\frac{-X + \mu}{\sigma}$,它服从$N(0,1)$,但不在选项中。
综上,要使$Y\sim N(0,1)$,应选择$Y = \frac{X - \mu}{\sigma}$。