A resposta de Siavash está correta:
((RadioButton)radioGroup.getChildAt(index)).setChecked(true);
Mas esteja ciente de que um radioGroup pode conter visualizações diferentes de radioButtons - como este exemplo, que inclui uma linha esmaecida em cada opção.
<RadioGroup
android:id="@+id/radioKb"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content" >
<RadioButton
android:id="@+id/kb1"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
android:button="@null"
android:drawableRight="@android:drawable/btn_radio"
android:text="Onscreen - ABC" />
<View
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="1dp"
android:background="#33000000" />
<RadioButton
android:id="@+id/kb2"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
android:button="@null"
android:drawableRight="@android:drawable/btn_radio"
android:text="Onscreen - Qwerty" />
<View
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="1dp"
android:background="#33000000" />
<RadioButton
android:id="@+id/kb3"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
android:button="@null"
android:drawableRight="@android:drawable/btn_radio"
android:text="Standard softkey" />
<View
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="1dp"
android:background="#33000000" />
<RadioButton
android:id="@+id/kb4"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
android:button="@null"
android:drawableRight="@android:drawable/btn_radio"
android:text="Physical keyboard" />
<View
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="1dp"
android:background="#33000000" />
</RadioGroup>
Nesse caso, usar um índice de 1, por exemplo, geraria um erro. O item no índice 1 é a primeira linha separadora - não um radioButton. Os radioButtons neste exemplo estão nos índices 0, 2, 4, 6.