42.观察某地100名12岁女孩的身高,均数为138cm,标准差为4cm,令Z=(128.00-138.00)/4,Φ(Z)是标准正态分布的分布函数,1-Φ(Z)=1-Φ(-2.43)=0.9925,结论是:A. 理论上身高低于138.00cm的12岁女孩占99.25%B. 理论上身高高于138.00cm的12岁女孩占99.25%C. 理论上身高在128.00cm至138.00cm之间的12岁女孩占99.25%D. 理论上身高低于128.00cm的12岁女孩占99.25%E. 理论上身高高于128.00cm的12岁女孩占99.25%
A. 理论上身高低于138.00cm的12岁女孩占99.25%
B. 理论上身高高于138.00cm的12岁女孩占99.25%
C. 理论上身高在128.00cm至138.00cm之间的12岁女孩占99.25%
D. 理论上身高低于128.00cm的12岁女孩占99.25%
E. 理论上身高高于128.00cm的12岁女孩占99.25%
题目解答
答案
解析
本题考查正态分布的标准化变换以及标准正态分布分布函数的应用。解题的关键在于理解标准化变换公式 $Z = \frac{X - \mu}{\sigma}$ 的含义,以及标准正态分布分布函数 $\varPhi(Z)$ 所代表的概率意义,即 $P(X \leq x)=\varPhi(\frac{x - \mu}{\sigma})$,其中 $X$ 是原始变量,$\mu$ 是均值,$\sigma$ 是标准差。
步骤一:明确已知条件
已知样本为某地 100 名 12 岁女孩的身高,均数 $\mu = 138cm$,标准差 $\sigma = 4cm$,计算得到 $Z=\frac{128.00 - 138.00}{4}=-2.43$,且 $1 - \varPhi(Z)=1 - \varPhi(-2.43)=0.9925$。
步骤二:分析 $Z$ 分数的含义
$Z$ 分数是将原始数据 $X$ 进行标准化处理得到的数值,公式为 $Z=\frac{X - \mu}{\sigma}$。这里 $X = 128cm$,$\mu = 138cm$,$\sigma = 4cm$,计算出 $Z=-2.43$,它表示 $128cm$ 这个身高值距离均值 $138cm$ 有 $2.43$ 个标准差,且在均值的左侧。
步骤三:理解标准正态分布分布函数 $\varPhi(Z)$ 的意义
$\varPhi(Z)$ 表示标准正态分布中小于等于 $Z$ 的概率,即 $P(Z\leq z)=\varPhi(z)$。在本题中,$\varPhi(-2.43)$ 表示身高 $X$ 对应的 $Z$ 分数小于等于 $-2.43$ 的概率,也就是身高低于 $128cm$ 的 12 岁女孩的理论比例。
步骤四:分析 $1 - \varPhi(Z)$ 的意义
$1 - \varPhi(Z)$ 表示标准正态分布中大于 $Z$ 的概率,即 $P(Z > z)=1 - \varPhi(z)$。在本题中,$1 - \varPhi(-2.43)=0.9925$ 表示身高 $X$ 对应的 $Z$ 分数大于 $-2.43$ 的概率,也就是身高高于 $128cm$ 的 12 岁女孩的理论比例。
步骤五:对各选项进行分析
- 选项 A:理论上身高低于 $138.00cm$ 的 12 岁女孩占比,因为 $138cm$ 是均值,在正态分布中,均值左右两侧的概率各为 $0.5$,所以该选项错误。
- 选项 B:理论上身高高于 $138.00cm$ 的 12 岁女孩占比同样为 $0.5$,该选项错误。
- 选项 C:理论上身高在 $128.00cm$ 至 $138.00cm$ 之间的 12 岁女孩占比,需要计算 $P(128\leq X\leq 138)$,即 $P(-2.43\leq Z\leq 0)=\varPhi(0)-\varPhi(-2.43)=0.5 - (1 - 0.9925)=0.4925$,该选项错误。
- 选项 D:理论上身高低于 $128.00cm$ 的 12 岁女孩占比为 $\varPhi(-2.43)=1 - 0.9925 = 0.0075$,该选项错误。
- 选项 E:由前面分析可知,理论上身高高于 $128.00cm$ 的 12 岁女孩占 $99.25\%$,该选项正确。