Нагенерировали поровну. Тем самым, это выборка из смеси двух нормальных распределений
Ну нет, конечно. Это вообще не выборка в этом смысле, т.к. элементы зависимы. А зависимы они потому, что количество тех и других фиксировано. Пусть их было по одной штуке:

, каждая из своего нормального распределения. Сделали из них случайной перестановкой выборку

. С вероятностями по

это

или

. Частные распределения каждого из

одинаковы - это смесь. А вот совместное уже не есть произведение (пусть

,

):

Тогда как

Произведение нижних не даёт верхнее.
Так что мы испортили не только распределения элементов, но и совместное. Если интересоваться дисперсией каждого элемента этой зависимой выборки, то она, конечно, такая как хотели. И зависимость уменьшается с ростом объёма выборки. Но если было нужно получить именно выборку из смеси нормальных распределений, то надо было для каждого элемента бросать свою монетку.