A tu pregunta: dado que X y Z son independientes, X es Gaussiano (voy a usar "normal"), y Y = X+Z, probar que S es normal iff Z es normal. A la derecha? Como se observa, una dirección, es fácil: si Z es normal, entonces también lo es Y=X+Z. Así que para la otra dirección, suponga que Y es normal. Tenemos que demostrar que Z es normal también.
Tal vez hay una manera más fácil aún, pero es sencillo de utilizar funciones características, que caracterizan las distribuciones. Puesto que X y Z son independientes,
φY(t)=E[eitY]=E[eit(X+Z)]=E[eitX]E[eitZ], y así,
φZ(t)=E[eitZ]=E[eitY]/E[eitX]
Esto significa que Z tiene exactamente la función característica de una variable normal, y por lo tanto es normal.
Más interesante y mucho más en general, existe un teorema de Cramer (por ejemplo, ver aquí), que dice que si X y Z son independientes y X+Z sigue una distribución normal, entonces X y Z son!