题目
设x符合均数为mu、标准差为sigma的正态分布,作z=(x-mu)/sigma的变量变换,则() A z符合正态分布,且均数不变 B z符合正态分布,且标准差不变 C z符合正态分布,且均数和标准差都不变 D z符合正态分布,但均数和标准差都改变 E z符合正态分布,仅均数改变
设$x$符合均数为$\mu$、标准差为$\sigma$的正态分布,作$z=(x-\mu)/\sigma$的变量变换,则()
A z符合正态分布,且均数不变
B z符合正态分布,且标准差不变
C z符合正态分布,且均数和标准差都不变
D z符合正态分布,但均数和标准差都改变
E z符合正态分布,仅均数改变
题目解答
答案
变量变换 $ z = \frac{x - \mu}{\sigma} $ 后,
- 均数:$ E(z) = \frac{E(x) - \mu}{\sigma} = \frac{\mu - \mu}{\sigma} = 0 $,
- 标准差:$ \text{Var}(z) = \frac{\text{Var}(x)}{\sigma^2} = \frac{\sigma^2}{\sigma^2} = 1 $,
- 分布:线性变换后仍为正态分布。
均数变为0,标准差变为1,均发生改变。
答案:$\boxed{D}$
解析
考查要点:本题主要考查正态分布的线性变换性质,即对原正态变量进行线性转换后,新变量的分布特征(均数、标准差)如何变化。
解题核心思路:
- 正态分布的封闭性:对正态变量进行线性变换(如$z=ax+b$),结果仍服从正态分布。
- 均数与标准差的变换规律:新均数为$a\mu + b$,新方差为$a^2\sigma^2$,新标准差为$|a|\sigma$。
- 具体代入:本题中变换为$z=\frac{x-\mu}{\sigma}$,需计算新均数和标准差,并判断选项。
破题关键点:
- 均数计算:原均数$\mu$代入变换式后变为$0$。
- 标准差计算:原标准差$\sigma$代入变换式后变为$1$。
- 分布性质:变换后的变量仍服从正态分布。
对变量$x \sim N(\mu, \sigma^2)$进行变换$z = \frac{x - \mu}{\sigma}$,分析如下:
分布类型
正态分布在线性变换下保持正态性,因此$z$仍服从正态分布。
均数计算
新均数为:
$E(z) = E\left(\frac{x - \mu}{\sigma}\right) = \frac{E(x) - \mu}{\sigma} = \frac{\mu - \mu}{\sigma} = 0$
标准差计算
新方差为:
$\text{Var}(z) = \text{Var}\left(\frac{x - \mu}{\sigma}\right) = \frac{\text{Var}(x)}{\sigma^2} = \frac{\sigma^2}{\sigma^2} = 1$
因此,新标准差为$\sqrt{1} = 1$。
选项分析
- A:均数不变(错误,均数变为$0$)。
- B:标准差不变(错误,标准差变为$1$)。
- C:均数和标准差都不变(错误)。
- D:均数和标准差都改变(正确)。
- E:仅均数改变(错误,标准差也改变)。