题目
X服从正态分布,EX=-1,EX^2=4,X_1,X_2,...,X_n为来自总体X的样本,overline(X)=(1)/(n)sum_(i=1)^nX_i,则服从的分布为()A. N(-1,(4)/(n))B. N(-(1)/(n),4)C. N(-1,(3)/(n))D. N(-(1)/(n),(3)/(n))
$X$服从正态分布,$EX=-1$,$EX^2=4$,$X_1,X_2,\cdots,X_n$为来自总体$X$的样本,$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}X_i$,则服从的分布为()
A. $N\left(-1,\frac{4}{n}\right)$
B. $N\left(-\frac{1}{n},4\right)$
C. $N\left(-1,\frac{3}{n}\right)$
D. $N\left(-\frac{1}{n},\frac{3}{n}\right)$
题目解答
答案
C. $N\left(-1,\frac{3}{n}\right)$
解析
本题考查正态分布的性质以及样本均值的分布。解题的关键在于先根据已知条件求出总体$X$的方差,再利用样本均值的期望和方差公式求出$\overline{X}$的期望和方差,最后根据正态分布的性质确定$\overline{X}$服从的分布。
- 计算总体$X$的方差$DX$:
根据方差的计算公式$DX = E(X^2) - (EX)^2$,已知$EX = -1$,$E(X^2) = 4$,将其代入公式可得:
$DX = 4 - (-1)^2 = 4 - 1 = 3$ - 计算样本均值$\overline{X}$的期望$E(\overline{X})$:
因为$\overline{X}=\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i$,根据期望的线性性质$E(aY + bZ) = aE(Y) + bE(Z)$($a,b$为常数,$Y,Z$为随机变量),可得:
$E(\overline{X}) = E(\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i) = \frac{1}{n}E(\sum_{i = 1}^{n}X_i)$
又因为$X_1,X_2,\cdots,X_n$为来自总体$X$的样本,所以$E(X_i) = EX = -1$($i = 1,2,\cdots,n$),则:
$E(\overline{X}) = \frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}E(X_i) = \frac{1}{n} \times n \times (-1) = -1$ - 计算样本均值$\overline{X}$的方差$D(\overline{X})$:
由于$X_1,X_2,\cdots,X_n$相互独立,根据方差的性质$D(aY) = a^2D(Y)$($a$为常数,$Y$为随机变量)以及相互独立随机变量和的方差等于方差的和,可得:
$D(\overline{X}) = D(\frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}X_i) = \frac{1}{n^2}D(\sum_{i = 1}^{n}X_i) = \frac{1}{n^2}\sum_{i = 1}^{n}D(X_i)$
因为$D(X_i) = DX = 3$($i = 1,2,\cdots,n$),所以:
$D(\overline{X}) = \frac{1}{n^2} \times n \times 3 = \frac{3}{n}$ - 确定$\overline{X}$服从的分布:
已知总体$X$服从正态分布,根据正态分布的性质:若$X\sim N(\mu,\sigma^2)$,则样本均值$\overline{X}\sim N(\mu,\frac{\sigma^2}{n})$,其中$\mu = EX = -1$,$\sigma^2 = DX = 3$,所以$\overline{X}\sim N(-1,\frac{3}{n})$。