题目
已知X服从某正态分布,从中随机抽取含量为n的样本,算得样本均数为overline(x)则(X-overline(x))/(s/sqrt(n))服从什么分布A. 正态分布B. 自由度为n-1的t分布C. 标准正态分布D. t分布E. 自由度为n的t分布
已知$X$服从某正态分布,从中随机抽取含量为$n$的样本,算得样本均数为$\overline{x}$则$\frac{X-\overline{x}}{s/\sqrt{n}}$服从什么分布
A. 正态分布
B. 自由度为$n-1$的$t$分布
C. 标准正态分布
D. $t$分布
E. 自由度为$n$的$t$分布
题目解答
答案
B. 自由度为$n-1$的$t$分布
解析
考查要点:本题主要考查t分布的构造条件及统计量的分布推导,需要结合样本均数、样本标准差的分布性质进行分析。
解题核心思路:
- 明确分子部分的分布:样本均数$\overline{x}$与总体均数$\mu$的差经过标准化后服从标准正态分布。
- 明确分母部分的分布:样本标准差$s$与总体标准差$\sigma$的关系,结合卡方分布的性质。
- 结合t分布的定义:将标准正态变量与卡方变量组合,推导出最终的分布形式。
破题关键点:
- 独立性:样本均数$\overline{x}$与样本方差$s^2$在正态分布下独立。
- 自由度确定:分母中的卡方分布自由度为$n-1$,因此最终t分布的自由度也为$n-1$。
步骤1:分析分子部分
样本均数$\overline{x}$服从正态分布$N\left(\mu, \frac{\sigma^2}{n}\right)$,因此:
$\frac{\overline{x} - \mu}{\sigma / \sqrt{n}} \sim N(0, 1)$
步骤2:分析分母部分
样本方差$s^2$满足:
$\frac{(n-1)s^2}{\sigma^2} \sim \chi^2_{n-1}$
因此:
$\frac{s}{\sigma} = \sqrt{\frac{\chi^2_{n-1}}{n-1}}$
步骤3:构造t分布
将分子和分母结合:
$t = \frac{\overline{x} - \mu}{s / \sqrt{n}} = \frac{\frac{\overline{x} - \mu}{\sigma / \sqrt{n}}}{\sqrt{\frac{\chi^2_{n-1}}{n-1}}}$
根据t分布的定义,分子为标准正态变量,分母为卡方变量的平方根,且两者独立,因此$t$服从自由度为$n-1$的t分布。