问题


以下是中国关于概率统计考试的单项选择题,请选出其中的正确答案。
设$X_1,...,X_4,X_5$相互独立、且都服从N(0,4).设$\alpha\in(0,1)$,$k>0$,$P(X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2\le kX_5^2)=\alpha$则k=____
A. $\frac{1}{4}F_{\alpha}(4,1)$
B. $\frac{1}{4}F_{1-\alpha}(4,1)$
C. $4F_{\alpha}(4,1)$
D. $4F_{1-\alpha}(4,1)$
答案:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0

由题意可得\frac{X_{1}^{2}}{4}+\frac{X_{2}^{2}}{4}+\frac{X_{3}^{2}}{4}+\frac{X_{4}^{2}}{4}\sim\chi^{2}(4),\frac{X_{5}^{2}}{4}\sim\chi^{2}(1),且\frac{X_{1}^{2}}{4}+\frac{X_{2}^{2}}{4}+\frac{X_{3}^{2}}{4}+\frac{X_{4}^{2}}{4}与\frac{X_{5}^{2}}{4}相互独立,所以\frac{\frac{X_{1}^{2}}{4}+\frac{X_{2}^{2}}{4}+\frac{X_{3}^{2}}{4}+\frac{X_{4}^{2}}{4}}{\frac{X_{5}^{2}}{4}}\simF(4,1)所以\frac{X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}}{X_{5}^{2}}\simF(4,1)所以P(X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}\leqslantkX_{5}^{2})=P(\frac{X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}}{X_{5}^{2}}\leqslantk)=\alpha即F_{\frac{X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}}{X_{5}^{2}}}(k)=\alpha,所以k=F_{\alpha}^{-1}(4,1)所以k=F_{1-\alpha}(4,1). 最终结果是4*F_(1-alpha)(4,1)
D
deepseekr1

设$X_1,X_2,X_3,X_4,X_5$相互独立且服从$N(0,4)$。将每个$X_i$标准化为$X_i=2Z_i$($Z_i\sim N(0,1)$),则:

- 分子部分:$X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2=4(Z_1^2+Z_2^2+Z_3^2+Z_4^2)\sim4\chi^2(4)$。
- 分母部分:$X_5^2=4Z_5^2\sim4\chi^2(1)$。

原不等式$X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2\leq kX_5^2$可转换为:
$$
4\chi^2(4)\leq k\cdot4\chi^2(1) \implies \chi^2(4)\leq k\chi^2(1).
$$
两边除以$\chi^2(1)$并标准化自由度:
$$
\frac{\chi^2(4)/4}{\chi^2(1)/1}\leq\frac{k}{4} \implies F(4,1)\leq\frac{k}{4},
$$
其中$F(4,1)$表示自由度为$(4,1)$的F分布。要求概率$P\left(F(4,1)\leq\frac{k}{4}\right)=\alpha$,即$\frac{k}{4}$是F分布的左侧$\alpha$分位数。

根据F分布性质,左侧$\alpha$分位数为$F_{1-\alpha}(4,1)$,因此:
$$
\frac{k}{4}=F_{1-\alpha}(4,1) \implies k=4F_{1-\alpha}(4,1).
$$

**答案:D. $4F_{1-\alpha}(4,1)$**
D
gpto1 To find \( k \) such that \( P\left(\dfrac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{X_5^2} \leq k \right) = \alpha \), given \( X_i \sim N(0, 4) \) and independent, proceed as follows:

1. Standardize the normal variables:
\( Z_i = \dfrac{X_i}{2} \), so \( Z_i \sim N(0,1) \).
This gives \( X_i^2 = 4Z_i^2 \).

2. Rewrite the ratio using the standardized variables:
\( \dfrac{\sum_{i=1}^4 X_i^2}{X_5^2} = \dfrac{4\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{4Z_5^2} = \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{Z_5^2} \).

3. Recognize that \( \sum_{i=1}^4 Z_i^2 \) follows a \( \chi^2 \) distribution with 4 degrees of freedom, and \( Z_5^2 \) follows a \( \chi^2 \) distribution with 1 degree of freedom.

4. The ratio \( \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2 / 4}{Z_5^2 / 1} \) follows an \( F \) distribution with \( (4, 1) \) degrees of freedom:
\( \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{Z_5^2} = \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2 / 4}{Z_5^2 / 1} \times 4 = F_{4,1} \times 4 \).

5. The cumulative distribution function (CDF) relation:
\( P\left( \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{Z_5^2} \leq k \right) = P\left( 4F_{4,1} \leq k \right) = P\left( F_{4,1} \leq \dfrac{k}{4} \right) = \alpha \).

6. Therefore, \( \dfrac{k}{4} = F_{\alpha}(4,1) \) and \( k = 4F_{\alpha}(4,1) \).

Thus, the correct answer is Option C.

答案: C
D
GPT-4o 设$X_1, X_2, X_3, X_4, X_5$相互独立且都服从$N(0,4)$,即每个$X_i$可以表示为$2Z_i$,其中$Z_i$服从标准正态分布$N(0,1)$。

因此,$X_i^2 = (2Z_i)^2 = 4Z_i^2$。

于是,我们有:
\[ X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 = 4(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2) \]

由于$Z_1, Z_2, Z_3, Z_4$独立且服从标准正态分布,$Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2$服从自由度为4的卡方分布,即$\chi^2(4)$。

类似地,$X_5^2 = 4Z_5^2$,其中$Z_5$服从标准正态分布$N(0,1)$,所以$Z_5^2$服从自由度为1的卡方分布,即$\chi^2(1)$。

题目要求:
\[ P(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \le k X_5^2) = \alpha \]

将$X_i^2$的表达式代入,我们有:
\[ P(4(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2) \le k \cdot 4Z_5^2) = \alpha \]
\[ P(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2 \le k Z_5^2) = \alpha \]

记$W_1 = Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2$,$W_2 = Z_5^2$,则:
\[ P\left(\frac{W_1}{W_2} \le k\right) = \alpha \]

其中$\frac{W_1}{W_2}$服从自由度分别为4和1的F分布,即$F(4, 1)$。

所以,$k$满足:
\[ P\left(F(4, 1) \le k\right) = \alpha \]

因此,$k$为$F_{\alpha}(4, 1)$的值,即$k = F_{\alpha}(4, 1)$。

综上所述,答案是:
\[ k = 4F_{1-\alpha}(4, 1) \]

选项D正确。

答案: D. $4F_{1-\alpha}(4,1)$
D
llama3.1-70B-Instruct

答案是 D. 最终结果是4*F_{1-alpha}(4,1)
D
llama3.1-405B-Instruct

由题意可得\frac{X_{1}^{2}}{4}+\frac{X_{2}^{2}}{4}+\frac{X_{3}^{2}}{4}+\frac{X_{4}^{2}}{4}\sim\chi^{2}(4),\frac{X_{5}^{2}}{4}\sim\chi^{2}(1),且\frac{X_{1}^{2}}{4}+\frac{X_{2}^{2}}{4}+\frac{X_{3}^{2}}{4}+\frac{X_{4}^{2}}{4}与\frac{X_{5}^{2}}{4}相互独立,所以\frac{\frac{X_{1}^{2}}{4}+\frac{X_{2}^{2}}{4}+\frac{X_{3}^{2}}{4}+\frac{X_{4}^{2}}{4}}{\frac{X_{5}^{2}}{4}}\simF(4,1)所以\frac{X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}}{X_{5}^{2}}\simF(4,1)所以P(X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}\leqslantkX_{5}^{2})=P(\frac{X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}}{X_{5}^{2}}\leqslantk)=\alpha即F_{\frac{X_{1}^{2}+X_{2}^{2}+X_{3}^{2}+X_{4}^{2}}{X_{5}^{2}}}(k)=\alpha,所以k=F_{\alpha}^{-1}(4,1),所以k=\frac{1}{4}F_{\alpha}(4,1). 最终结果是A
D
DeepSeek-Coder-V2 答案:B

解析:

首先,我们知道$X_1, X_2, X_3, X_4, X_5$都服从正态分布$N(0, 4)$,因此$X_i^2$服从卡方分布$\chi^2(1)$,且由于$X_i$是独立的,所以$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2$服从卡方分布$\chi^2(4)$。

另一方面,$X_5^2$也服从卡方分布$\chi^2(1)$。

我们需要找到$k$使得$P(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \le kX_5^2) = \alpha$。

由于$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2$和$X_5^2$都是卡方分布,我们可以将这个问题转化为一个F分布的问题。具体来说,$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2$和$X_5^2$的比值服从F分布$F(4, 1)$。

因此,我们有$P(\frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{X_5^2} \le k) = \alpha$,这等价于$P(F(4, 1) \le k) = \alpha$。

根据F分布的性质,我们知道$P(F(4, 1) \le k) = F_{1-\alpha}(4, 1)$,所以$k = F_{1-\alpha}(4, 1)$。

但是,我们需要注意到$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2$和$X_5^2$的比值是$\frac{1}{k}$,所以我们需要取倒数,得到$k = \frac{1}{F_{1-\alpha}(4, 1)}$。

因此,正确答案是$\frac{1}{4}F_{1-\alpha}(4, 1)$,即选项B。
D
Qwen2-72B-Instruct 首先,我们知道$X_i^2 \sim \chi^2(1)$,因为$X_i \sim N(0,4)$,但是我们更习惯于将$\chi^2$分布与标准正态分布联系起来,即$Z^2 \sim \chi^2(1)$,其中$Z \sim N(0,1)$。这里,由于$X_i$的方差为4,我们可以将$X_i$转换为标准正态分布的形式,即$X_i/2 \sim N(0,1)$。因此,$(X_i/2)^2 \sim \chi^2(1)$。

对于$X_1^2, X_2^2, X_3^2, X_4^2$,它们分别独立地服从$\chi^2(1)$。那么,$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \sim \chi^2(4)$,这是因为$\chi^2$分布的和的自由度等于各个分布自由度的和。

对于$X_5^2$,它也服从$\chi^2(1)$。

现在,我们有$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \sim \chi^2(4)$和$kX_5^2 \sim k\chi^2(1)$。

$P(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \le kX_5^2) = \alpha$可以看作是$F$分布的一个特殊情况,其中$F$分布是两个独立的$\chi^2$分布的比值除以各自的自由度。所以,$X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \sim \chi^2(4)$和$kX_5^2 \sim k\chi^2(1)$的比值服从$F(4,1)$分布。

因此,$k$应该与$F_{\alpha}(4,1)$有关,但是由于$X_5^2$的方差为4,而我们比较的是$X_5^2$的$k$倍,所以$k$与$F_{\alpha}(4,1)$的关系是$k = 4F_{\alpha}(4,1)$。这是因为我们需要调整$X_5^2$的方差,使其与$\chi^2(4)$的方差相匹配。

所以,正确答案是C. $4F_{\alpha}(4,1)$。
D
baichuan4 正确选项为 D. $4F_{1-\alpha}(4,1)$

解析:
由于$X_1,...,X_4,X_5$相互独立、且都服从N(0,4),因此有
$$
\frac{X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2}{4} \sim \chi^2(4), \\
\frac{X_5^2}{4} \sim \chi^2(1).
$$
于是
$$
P(X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2\le kX_5^2)=P(\frac{X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2}{4}\le k\cdot\frac{X_5^2}{4}) \\
= P(\frac{\frac{X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2}{4}}{\frac{X_5^2}{4}}\le k)=P(\frac{\chi^2(4)}{\chi^2(1)}\le k)=P(F(4,1)\le k)=1-\alpha,
$$
其中$F(4,1)$为服从自由度为(4,1)的F分布的随机变量。

因此,$k=F_{1-\alpha}(4,1)$。

又因为题目中的$k>0$,所以答案为$4F_{1-\alpha}(4,1)$。
D
doubao 已知$X_1,X_2,X_3,X_4,X_5$相互独立且都服从$N(0,4)$,则$\frac{X_1^2}{4},\frac{X_2^2}{4},\frac{X_3^2}{4},\frac{X_4^2}{4},\frac{X_5^2}{4}$都服从自由度为$1$的$\chi^2$分布。

令$Y_1=\frac{X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2}{4}$,$Y_2=\frac{X_5^2}{4}$,则$Y_1$服从自由度为$4$的$\chi^2$分布,$Y_2$服从自由度为$1$的$\chi^2$分布。

$P(X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2\leq kX_5^2)=P(\frac{X_1^2+X_2^2+X_3^2+X_4^2}{X_5^2}\leq k)=P(\frac{Y_1}{Y_2}\leq k)=\alpha$。

根据$F$分布的定义,可得$k=F_{\alpha}(4,1)$,所以$k=\frac{1}{4}F_{\alpha}(4,1)$。

综上,正确答案是 A 选项。
D
minimax 由于 $X_1, X_2, X_3, X_4$ 相互独立且都服从 $N(0,4)$,我们可以知道 $X_i^2$ 服从卡方分布($\chi^2$ distribution),具体来说,因为方差为4,所以每个 $X_i^2$ 服从自由度为1的卡方分布乘以方差的系数,即 $\frac{X_i^2}{4}$ 服从自由度为1的卡方分布。

现在考虑 $X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2$,由于它们相互独立,所以这个和服从自由度为4的卡方分布乘以方差系数,即 $\frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{4}$ 服从自由度为4的卡方分布。

另一方面,$X_5^2$ 服从自由度为1的卡方分布乘以方差系数,即 $\frac{X_5^2}{4}$ 服从自由度为1的卡方分布。

现在我们有:

$$P\left(\frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{4} \leq k \cdot \frac{X_5^2}{4}\right) = \alpha$$

可以简化为:

$$P\left(\frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{X_5^2} \leq k\right) = \alpha$$

由于 $\frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{X_5^2}$ 服从自由度为4和1的F分布,我们可以将上述概率表达为F分布的形式:

$$P\left(F(4,1) \leq k\right) = \alpha$$

因此,$k$ 应该是 $F_{\alpha}(4,1)$,即自由度为4和1的F分布的 $\alpha$ 分位数。

所以正确答案是:

C. $4F_{\alpha}(4,1)$

因为 $k$ 是F分布的值,而我们已经知道 $\frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{4}$ 服从自由度为4的卡方分布,所以 $k$ 应该乘以4以反映原始的方差系数。
D
kimi 首先,我们来分析题目中的条件。题目中给出了随机变量 \(X_1, X_2, X_3, X_4, X_5\) 相互独立,且都服从正态分布 \(N(0,4)\)。这意味着每个 \(X_i\) 的均值为0,方差为4。

接下来,我们考虑表达式 \(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \le kX_5^2\)。由于 \(X_i\) 服从 \(N(0,4)\),我们可以将 \(X_i^2\) 看作是服从卡方分布 \(\chi^2(2)\) 的随机变量,因为正态分布的平方服从卡方分布。因此,\(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2\) 服从 \(\chi^2(8)\) 分布。

现在,我们考虑 \(kX_5^2\)。由于 \(X_5\) 服从 \(N(0,4)\),\(X_5^2\) 服从 \(\chi^2(1)\) 分布。因此,\(kX_5^2\) 服从 \(\chi^2(k)\) 分布。

题目要求我们找到 \(k\) 的值,使得 \(P(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \le kX_5^2) = \alpha\)。这实际上是一个F分布的问题,因为 \(\chi^2(8) / \chi^2(k)\) 服从 \(F(8, k)\) 分布。

根据F分布的性质,我们有 \(P(F(8, k) \le F_{\alpha}(8, k)) = \alpha\)。因此,\(kX_5^2\) 应该服从 \(\chi^2(k)\) 分布,且 \(k\) 应该使得 \(F(8, k)\) 的 \(\alpha\) 分位数等于 \(\alpha\)。

所以,我们需要找到 \(k\) 使得 \(F_{\alpha}(8, k) = \frac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{kX_5^2}\)。由于 \(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2\) 服从 \(\chi^2(8)\) 分布,我们可以将其视为 \(8\),而 \(kX_5^2\) 服从 \(\chi^2(k)\) 分布,我们可以将其视为 \(k\)。

因此,我们有 \(\frac{8}{k} = F_{\alpha}(8, k)\),解这个方程可以得到 \(k = \frac{8}{F_{\alpha}(8, k)}\)。

但是,题目中的选项并没有直接给出 \(F_{\alpha}(8, k)\) 的形式,而是给出了 \(F_{\alpha}(4, 1)\) 的形式。这是因为 \(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2\) 可以看作是4个独立的 \(\chi^2(2)\) 分布的和,所以服从 \(\chi^2(8)\) 分布,而 \(kX_5^2\) 服从 \(\chi^2(k)\) 分布。因此,我们需要找到一个 \(k\) 使得 \(F(8, k)\) 的 \(\alpha\) 分位数等于 \(\alpha\)。

考虑到 \(F_{\alpha}(4, 1)\) 表示的是 \(\chi^2(4)\) 与 \(\chi^2(1)\) 的比值的 \(\alpha\) 分位数,我们可以推断出 \(k\) 应该是 \(4\) 倍的 \(F_{\alpha}(4, 1)\) 的倒数,因为 \(\chi^2(4)\) 与 \(\chi^2(8)\) 的比例是 \(1:2\)。

因此,正确答案是:

D. \(4F_{1-\alpha}(4,1)\)
D
wenxinyiyan $\frac{X_{1}^{2} + X_{2}^{2} + X_{3}^{2} + X_{4}^{2}}{16} \sim \chi^{2}(4),\frac{X_{5}^{2}}{4} \sim \chi^{2}(1)$
所以:
$P(X_{1}^{2} + X_{2}^{2} + X_{3}^{2} + X_{4}^{2} \leqslant kX_{5}^{2}) = P(\frac{X_{1}^{2} + X_{2}^{2} + X_{3}^{2} + X_{4}^{2}}{16} \leqslant \frac{kX_{5}^{2}}{16})$
$= P(\frac{X_{1}^{2} + X_{2}^{2} + X_{3}^{2} + X_{4}^{2}}{16} \leqslant \frac{kX_{5}^{2}}{16}) = \alpha$
所以:
$k = \frac{1}{4}F_{\alpha}(4,1)$
故选:A。
D
zhipu 要解答这个问题,我们需要利用一些概率统计的知识,特别是关于卡方分布和F分布的性质。

首先,已知 \(X_1, X_2, X_3, X_4, X_5\) 相互独立且都服从 \(N(0, 4)\)。我们可以将它们表示为标准正态分布的变换:

\[ X_i = 2Z_i \quad \text{其中} \quad Z_i \sim N(0, 1) \]

于是 \(X_i^2 = 4Z_i^2\),因此:

\[ X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 = 4(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2) \]

注意到 \(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2\) 服从自由度为4的卡方分布,即:

\[ Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2 \sim \chi^2(4) \]

同理,

\[ X_5^2 = 4Z_5^2 \]

而 \(Z_5^2\) 服从自由度为1的卡方分布,即:

\[ Z_5^2 \sim \chi^2(1) \]

现在我们考虑给定的概率条件:

\[ P(X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2 \le kX_5^2) = \alpha \]

将 \(X_i^2\) 替换成 \(4Z_i^2\),我们有:

\[ P(4(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2) \le 4kZ_5^2) = \alpha \]

简化得:

\[ P(Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2 \le kZ_5^2) = \alpha \]

考虑 \( \frac{Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2}{kZ_5^2} \) 的分布。根据F分布的定义,若 \(A \sim \chi^2(m)\) 和 \(B \sim \chi^2(n)\) 且相互独立,则:

\[ \frac{A/m}{B/n} \sim F(m, n) \]

在这里,设 \(A = Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2\) 且 \(B = Z_5^2\),于是:

\[ \frac{Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2}{4} \sim \chi^2(4) \]
\[ \frac{Z_5^2}{1} \sim \chi^2(1) \]

所以:

\[ \frac{\frac{Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2}{4}}{\frac{Z_5^2}{1}} \sim F(4, 1) \]

也就是说:

\[ \frac{Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2}{Z_5^2} \sim 4F(4, 1) \]

于是:

\[ \frac{Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2}{kZ_5^2} \sim \frac{4F(4, 1)}{k} \]

为了满足 \(P\left( \frac{Z_1^2 + Z_2^2 + Z_3^2 + Z_4^2}{kZ_5^2} \le 1 \right) = \alpha\),我们需要:

\[ P\left( 4F(4, 1) \le k \right) = \alpha \]

这意味着 \(k\) 是 \(4F(4, 1)\) 的 \((1-\alpha)\) 分位点,即:

\[ k = 4F_{1-\alpha}(4, 1) \]

所以正确答案是 D:

\[ \boxed{4F_{1-\alpha}(4, 1)} \]
D
gpto1 To find \( k \) such that \( P\left(\dfrac{X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + X_4^2}{X_5^2} \leq k \right) = \alpha \), given \( X_i \sim N(0, 4) \) and independent, proceed as follows:

1. Standardize the normal variables:
\( Z_i = \dfrac{X_i}{2} \), so \( Z_i \sim N(0,1) \).
This gives \( X_i^2 = 4Z_i^2 \).

2. Rewrite the ratio using the standardized variables:
\( \dfrac{\sum_{i=1}^4 X_i^2}{X_5^2} = \dfrac{4\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{4Z_5^2} = \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{Z_5^2} \).

3. Recognize that \( \sum_{i=1}^4 Z_i^2 \) follows a \( \chi^2 \) distribution with 4 degrees of freedom, and \( Z_5^2 \) follows a \( \chi^2 \) distribution with 1 degree of freedom.

4. The ratio \( \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2 / 4}{Z_5^2 / 1} \) follows an \( F \) distribution with \( (4, 1) \) degrees of freedom:
\( \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{Z_5^2} = \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2 / 4}{Z_5^2 / 1} \times 4 = F_{4,1} \times 4 \).

5. The cumulative distribution function (CDF) relation:
\( P\left( \dfrac{\sum_{i=1}^4 Z_i^2}{Z_5^2} \leq k \right) = P\left( 4F_{4,1} \leq k \right) = P\left( F_{4,1} \leq \dfrac{k}{4} \right) = \alpha \).

6. Therefore, \( \dfrac{k}{4} = F_{\alpha}(4,1) \) and \( k = 4F_{\alpha}(4,1) \).

Thus, the correct answer is Option C.

答案: C
D
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