题目
设随机变量 X sim N(3, sigma^2), (sigma > 0),记 P3 A. 0.5B. 0.4C. 0.9D. 0.1
设随机变量 $X \sim N(3, \sigma^2)$, ($\sigma > 0$),记 $P\{3 < X < 6\} = 0.4$,则 $P\{X < 0\} = (\quad)$
A. 0.5
B. 0.4
C. 0.9
D. 0.1
题目解答
答案
D. 0.1
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的概率计算,涉及标准化变换、对称性应用以及累积分布函数的理解。
解题核心思路:
- 标准化处理:将原正态变量转化为标准正态变量,利用标准正态分布表或性质求解。
- 对称性分析:利用正态分布关于均值对称的特点,快速确定相关区间的概率关系。
- 累积分布函数:通过已知概率反推关键分位点,进而计算目标概率。
破题关键点:
- 标准化公式:将$X \sim N(3, \sigma^2)$转化为$Z = \frac{X-3}{\sigma} \sim N(0,1)$。
- 对称性应用:通过均值点$X=3$,分析左右区间的概率关系。
- 分位点计算:结合$\Phi\left(\frac{3}{\sigma}\right) = 0.9$,直接关联目标概率$P\{X < 0\}$。
步骤1:标准化处理
设$Z = \frac{X - 3}{\sigma}$,则$Z \sim N(0,1)$。原条件$P\{3 < X < 6\} = 0.4$转化为:
$P\left\{0 < Z < \frac{3}{\sigma}\right\} = 0.4$
步骤2:利用标准正态分布性质
根据标准正态分布的对称性:
$\Phi\left(\frac{3}{\sigma}\right) - \Phi(0) = 0.4 \implies \Phi\left(\frac{3}{\sigma}\right) = 0.4 + 0.5 = 0.9$
查标准正态分布表可知,$\frac{3}{\sigma} \approx 1.28$(精确值不影响后续计算)。
步骤3:计算目标概率
要求$P\{X < 0\}$,标准化后:
$P\{X < 0\} = P\left\{Z < -\frac{3}{\sigma}\right\} = 1 - \Phi\left(\frac{3}{\sigma}\right) = 1 - 0.9 = 0.1$
步骤4(替代方法):对称性分析
由于$X$关于$3$对称,$P\{3 < X < 6\} = 0.4$对应$P\{0 < X < 3\} = 0.4$。因此:
$P\{X < 0\} = P\{X < 3\} - P\{0 < X < 3\} = 0.5 - 0.4 = 0.1$