题目
设二维随机变量(X,Y)的概率密度为[ f(x,y) = } x^2 + cxy, & 0 A. 0B. (1)/(3)C. (2)/(3)D. (5)/(3)
设二维随机变量$(X,Y)$的概率密度为
$f(x,y) = \begin{cases} x^2 + cxy, & 0 < x < 1, 0 < y < 2 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
,则$c$的值为( )
A. 0
B. $\frac{1}{3}$
C. $\frac{2}{3}$
D. $\frac{5}{3}$
题目解答
答案
B. $\frac{1}{3}$
解析
考查要点:本题主要考查二维概率密度函数的性质,即概率密度函数在整个定义域上的积分等于1。需要根据这一性质建立方程求解未知常数$c$。
解题核心思路:
- 概率密度函数的归一化条件:$\iint_{D} f(x,y) \, dx \, dy = 1$,其中$D$为$(X,Y)$的定义域。
- 分步积分:先对$y$积分,再对$x$积分,将二重积分转化为两次单积分计算。
- 解方程求$c$:通过积分结果等于1,解出$c$的值。
破题关键点:
- 正确写出积分区域:$0 < x < 1$,$0 < y < 2$。
- 分项积分:将$x^2$和$cxy$分别积分,注意积分变量的独立性。
根据概率密度函数的归一化条件,有:
$\int_{0}^{1} \int_{0}^{2} (x^2 + cxy) \, dy \, dx = 1$
步骤1:对$y$积分
固定$x$,对$y$从$0$到$2$积分:
$\int_{0}^{2} (x^2 + cxy) \, dy = \int_{0}^{2} x^2 \, dy + \int_{0}^{2} cxy \, dy$
- 第一项:$\int_{0}^{2} x^2 \, dy = x^2 \cdot (2 - 0) = 2x^2$
- 第二项:$\int_{0}^{2} cxy \, dy = cx \cdot \frac{y^2}{2} \Big|_{0}^{2} = cx \cdot \frac{4}{2} = 2cx$
因此,对$y$积分的结果为:
$2x^2 + 2cx$
步骤2:对$x$积分
将结果对$x$从$0$到$1$积分:
$\int_{0}^{1} (2x^2 + 2cx) \, dx = \int_{0}^{1} 2x^2 \, dx + \int_{0}^{1} 2cx \, dx$
- 第一项:$\int_{0}^{1} 2x^2 \, dx = 2 \cdot \frac{x^3}{3} \Big|_{0}^{1} = \frac{2}{3}$
- 第二项:$\int_{0}^{1} 2cx \, dx = 2c \cdot \frac{x^2}{2} \Big|_{0}^{1} = c$
因此,总积分结果为:
$\frac{2}{3} + c = 1$
步骤3:解方程求$c$
由$\frac{2}{3} + c = 1$,解得:
$c = 1 - \frac{2}{3} = \frac{1}{3}$