题目
9.(单选题,5.0分) 设二维随机变量(X,Y)的联合概率密度为 f(x,y)={}k(x+y)&0≤x≤1,0≤y≤10&其他. ,则常数k的值为( ) A. 3 B. 1 C. 2 D. 4
9.(单选题,5.0分) 设二维随机变量(X,Y)的联合概率密度为 $f(x,y)=\left\{\begin{matrix}k(x+y)&0≤x≤1,0≤y≤1\\0&其他\end{matrix}\right.$ ,则常数k的值为( )
A. 3
B. 1
C. 2
D. 4
A. 3
B. 1
C. 2
D. 4
题目解答
答案
为了确定常数 $ k $ 的值,我们需要使用联合概率密度函数的性质,即在所有可能的 $ x $ 和 $ y $ 的值上积分,结果必须等于1。联合概率密度函数 $ f(x, y) $ 给定为:
\[ f(x, y) = \begin{cases}
k(x + y) & \text{如果 } 0 \leq x \leq 1 \text{ 且 } 0 \leq y \leq 1, \\
0 & \text{其他情况}
\end{cases} \]
我们需要在区域 $ 0 \leq x \leq 1 $ 和 $ 0 \leq y \leq 1 $ 上积分 $ f(x, y) $,并将其设置为等于1:
\[ \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} k(x + y) \, dy \, dx = 1 \]
首先,我们对 $ y $ 进行积分:
\[ \int_{0}^{1} k(x + y) \, dy = k \int_{0}^{1} (x + y) \, dy = k \left[ xy + \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} = k \left( x \cdot 1 + \frac{1^2}{2} - (x \cdot 0 + \frac{0^2}{2}) \right) = k \left( x + \frac{1}{2} \right) \]
接下来,我们对 $ x $ 进行积分:
\[ \int_{0}^{1} k \left( x + \frac{1}{2} \right) \, dx = k \int_{0}^{1} \left( x + \frac{1}{2} \right) \, dx = k \left[ \frac{x^2}{2} + \frac{x}{2} \right]_{0}^{1} = k \left( \frac{1^2}{2} + \frac{1}{2} - \left( \frac{0^2}{2} + \frac{0}{2} \right) \right) = k \left( \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \right) = k \]
我们将这个结果设置为等于1:
\[ k = 1 \]
因此,常数 $ k $ 的值为 $ 1 $。
正确答案是 $\boxed{B}$。
解析
考查要点:本题主要考查二维随机变量联合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。需要根据这一性质求解未知常数k的值。
解题核心思路:
- 利用概率密度函数的归一化条件:联合概率密度函数在定义域上的二重积分等于1。
- 分步积分:先对变量y积分,再对变量x积分,逐步计算积分值,最终解出k的值。
破题关键点:
- 正确设置积分区域:题目中定义域为0≤x≤1和0≤y≤1,需在此矩形区域上积分。
- 分步计算积分:先对y积分,再对x积分,注意积分过程中变量的处理。
根据联合概率密度函数的归一化条件,有:
$\int_{0}^{1} \int_{0}^{1} k(x+y) \, dy \, dx = 1$
步骤1:对y积分
$\int_{0}^{1} k(x+y) \, dy = k \int_{0}^{1} (x + y) \, dy = k \left[ xy + \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} = k \left( x + \frac{1}{2} \right)$
步骤2:对x积分
$\int_{0}^{1} k \left( x + \frac{1}{2} \right) \, dx = k \left[ \frac{x^2}{2} + \frac{x}{2} \right]_{0}^{1} = k \left( \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \right) = k$
步骤3:解方程
根据归一化条件,积分结果等于1:
$k = 1$