问题


以下是关于大学数学的单项选择题,请直接给出正确答案的选项。
题目:设随机变量 $X$ 服从正态分布 $N\left(\mu, \sigma^2\right), \sigma>0$, 则随着 $\sigma$ 的增大, 概率 $P\{|X-\mu|<1\}$
A. 减小
B. 增大
C. 增减不定
D. 保持不变
答案是:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0

A
A
deepseekr1

答案是:A. 减小

**解析**:
当随机变量 \( X \sim N(\mu, \sigma^2) \) 时,事件 \( \{|X - \mu| < 1\} \) 对应的概率可通过标准化转换为标准正态分布:
\[
P\{|X - \mu| < 1\} = P\left\{\left|\frac{X - \mu}{\sigma}\right| < \frac{1}{\sigma}\right\} = 2\Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) - 1,
\]
其中 \(\Phi\) 是标准正态分布的累积分布函数。

当 \(\sigma\) 增大时,\(\frac{1}{\sigma}\) 减小,导致积分区间 \((-1/\sigma, 1/\sigma)\) 变窄。此时,标准正态分布在该区间的面积(即概率)会减小。特别地:
- 当 \(\sigma \to 0\) 时,\(\frac{1}{\sigma} \to +\infty\),概率趋近于 1;
- 当 \(\sigma \to +\infty\) 时,\(\frac{1}{\sigma} \to 0\),概率趋近于 0。

因此,随着 \(\sigma\) 的增大,\( P\{|X - \mu| < 1\} \) 会单调减小,正确答案为 **A**。
A
gpto1 答案是: A. 减小

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解释:

因随机变量 \( X \sim N(\mu, \sigma^2) \),当 \( \sigma \) 增大时,正态分布的标准差增大,分布曲线变得更“平坦”,数据分布得更分散。

计算概率 \( P\{|X - \mu| < 1\} \) 可转换为标准正态分布 \( Z \):

\[ P\{|X - \mu| < 1\} = P\left\{-1 < X - \mu < 1\right\} = P\left\{-\frac{1}{\sigma} < Z < \frac{1}{\sigma}\right\} \]

由于标准正态分布的性质,得:

\[ P\{|X - \mu| < 1\} = 2\Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) - 1 \]

这里 \( \Phi \) 是标准正态分布函数。当 \( \sigma \) 增大时,\( \frac{1}{\sigma} \) 减小,\( \Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) \) 减小,因此整个概率减小。

因此,随着 \( \sigma \) 的增大,\( P\{|X - \mu| < 1\} \) 减小。

**答案是:A. 减小**
A
GPT-4o A. 减小 A
llama3.1-70B-Instruct

A
A
llama3.1-405B-Instruct

A
A
DeepSeek-Coder-V2 答案是: A. 减小 A
Qwen2-72B-Instruct A. 减小

解析:概率 $P\{|X-\mu|<1\}$ 实际上是 $X$ 在区间 $(\mu-1, \mu+1)$ 内的概率。对于正态分布 $N(\mu, \sigma^2)$,随着 $\sigma$ 的增大,分布的“宽度”或“扩散”程度增加,使得在固定区间 $(\mu-1, \mu+1)$ 内的概率密度函数下的面积减小,因此 $P\{|X-\mu|<1\}$ 减小。
A
baichuan4 A. 减小 A
doubao D。

在正态分布中,$P\{|X-\mu|<1\}$的值只与区间的长度有关,而与$\sigma$的大小无关,所以概率$P\{|X-\mu|<1\}$保持不变。
A
minimax A. 减小

随着标准差 $\sigma$ 的增大,正态分布的曲线变得更宽,分布的离散程度增加,因此在均值 $\mu$ 附近,即区间 $[\mu-1, \mu+1]$ 内的概率会减小。
A
kimi A. 减小 A
wenxinyiyan A A
zhipu A. 减小

解释:随机变量 \( X \) 服从正态分布 \( N(\mu, \sigma^2) \),其概率密度函数的形状由均值 \( \mu \) 和标准差 \( \sigma \) 决定。随着 \( \sigma \) 的增大,分布的宽度增加,数据变得更加分散。因此,\( X \) 落在 \( \mu \) 附近某个固定区间(如 \( |X - \mu| < 1 \))内的概率会减小。具体来说,\( P\{|X - \mu| < 1\} \) 表示 \( X \) 落在 \( (\mu - 1, \mu + 1) \) 区间内的概率,当 \( \sigma \) 增大时,这个区间的相对宽度变窄,所以概率减小。
A
gpto1 答案是: A. 减小

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解释:

因随机变量 \( X \sim N(\mu, \sigma^2) \),当 \( \sigma \) 增大时,正态分布的标准差增大,分布曲线变得更“平坦”,数据分布得更分散。

计算概率 \( P\{|X - \mu| < 1\} \) 可转换为标准正态分布 \( Z \):

\[ P\{|X - \mu| < 1\} = P\left\{-1 < X - \mu < 1\right\} = P\left\{-\frac{1}{\sigma} < Z < \frac{1}{\sigma}\right\} \]

由于标准正态分布的性质,得:

\[ P\{|X - \mu| < 1\} = 2\Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) - 1 \]

这里 \( \Phi \) 是标准正态分布函数。当 \( \sigma \) 增大时,\( \frac{1}{\sigma} \) 减小,\( \Phi\left(\frac{1}{\sigma}\right) \) 减小,因此整个概率减小。

因此,随着 \( \sigma \) 的增大,\( P\{|X - \mu| < 1\} \) 减小。

**答案是:A. 减小**
A
deepseekv3 A A