设二维随机变量(X,Y)在区域D上服从均匀分布,其中D={(x,y):|x|+|y|≤1},又设Z=X+Y.试求

1个回答

  • 解题思路:(Ⅰ)首先,将(X,Y)的联合概率密度求出来,然后根据边缘概率密度的定义

    f

    X

    (x)=

    +∞

    −∞

    f(x,y)dy

    求出(X,Y)的边缘密度fX(x),根据公式

    F

    Z

    (z)=

    ∫∫

    x+y≤z

    f(x,y)dxdy

    先求出z的分布函数,然后再求其概率密度;(Ⅱ)首先求出EXY和EXEY,然后求出Cov(X,Y)=EXY-EXEY,再求相关系数ρXY;(Ⅲ)由(1)求出的边缘概率密度,根据条件概率密度公式

    f

    X|Y

    (x|y)=

    f(x,y)

    f

    Y

    (y)

    求解.

    区域D实际上是以(-1,0),(1,0),(0,1),(0,-1)为顶点的正方形区域,D的面积为2.

    二维随机变量(X,Y)的联合概率密度f(x,y)=

    1

    2,(x,y)∈D

    0,其它

    (Ⅰ)①根据边缘概率密度的定义

    fX(x)=

    ∫+∞−∞f(x,y)dy

    ∴当-1≤x≤0时,fX(x)=

    ∫1+x−1−x

    1

    2dy=1+x;

    当0<x≤1时,fX(x)=

    ∫1+xx−1

    1

    2dy=1−x;

    当x<-1或x>1时,由于f(x,y)=0,因而fX(x)=0

    ∴fX(x)=

    1+x,−1≤x≤0

    1−x,0<x≤1

    0,其它

    ②设Z=X+Y,则FZ(z)=

    ∫∫

    x+y≤zf(x,y)dxdy.

    在区域D上,|x|+|y|≤1,所以-1≤z=x+y≤1.

    ∴当z≤-1时,FZ(z)=0;当z≥1时,FZ(z)=1;

    当-1<z<1时,FZ(z)=

    ∫∫

    x+y≤zf(x,y)dxdy=

    1+z

    2•

    2•

    1

    2=

    1+z

    2

    ∴FZ(z)=

    0,z≤−1

    1+z

    2,−1<z<1

    1,z≥1

    ∴Z的概率密度为fZ(z)=[FZ(z)]′=

    1

    2,−1<z<1

    0,其它.

    (Ⅱ) 由(I)X的概率密度fX(x)=

    1+x,−1≤x≤0

    1−x,0<x≤1

    0,其它为奇函数,因而

    EX=

    ∫+∞−∞fX(x)dx=0,EXY=

    ∫+∞−∞

    ∫+∞−∞xyf(x,y)dxdy=

    1

    2

    ∫∫

    Dxydxdy=0,

    ∴Cov(X,Y)=EXY-EXEY=0

    ∴ρXY=0

    (Ⅲ)由fX(x)≠0,根据条件概率密度公式fX|Y(x|y)=

    f(x,y)

    fY(y),

    得在X=0条件下,Y的条件密度

    fY|X(y|x)=

    1

    2,|y|≤1

    0,其它

    点评:

    本题考点: 二维均匀分布的概率密度;均匀分布的数学期望和方差;相关系数的性质.

    考点点评: 此题考查二维均匀分布的概率密度、边缘概率密度和条件概率密度以及相关系数的求解,知识点较多.