题目
36.(1)设随机变量X的概率密度为 (x),-infty lt xlt infty , 求 =(x)^3 的概-|||-率密度.-|||-(2)设随机变量X的概率密度为-|||-f(x)= ) (e)^-x,xgt 0 0, xgt 的概率密度.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查随机变量函数的概率密度求解方法,即通过变量变换法(概率密度的函数变换公式)求解新随机变量的概率密度。
解题核心思路:
- 确定函数单调性:验证函数$g(x)$在定义域内是否严格单调,从而判断是否存在反函数。
- 求反函数及导数:找到反函数$h(y)$,并计算其导数$h'(y)$。
- 应用概率密度变换公式:根据公式$f_Y(y) = f_X(h(y)) \cdot |h'(y)|$,代入反函数和导数,结合原概率密度$f_X(x)$,得到$f_Y(y)$。
破题关键点:
- 严格单调性:若函数$g(x)$严格单调,则可直接应用公式;否则需分段讨论。
- 定义域处理:根据原变量$X$的定义域,确定新变量$Y$的取值范围。
第(1)题
函数分析:$Y = X^3$在全体实数上严格单调递增,反函数为$x = y^{1/3}$,导数为$h'(y) = \dfrac{1}{3} y^{-2/3}$。
公式应用:
$f_Y(y) = f_X(y^{1/3}) \cdot \left| \dfrac{1}{3} y^{-2/3} \right| = \dfrac{1}{3} y^{-2/3} f_X(y^{1/3}), \quad y \neq 0.$
注意:当$y = 0$时,$h'(y)$无定义,但根据概率密度的连续性,$Y=0$的概率为0,故公式中$y \neq 0$。
第(2)题
函数分析:$Y = X^2$在$x > 0$时严格单调递增,反函数为$x = \sqrt{y}$,导数为$h'(y) = \dfrac{1}{2} y^{-1/2}$。
公式应用:
$f_Y(y) = f_X(\sqrt{y}) \cdot \left| \dfrac{1}{2} y^{-1/2} \right| = \dfrac{1}{2\sqrt{y}} e^{-\sqrt{y}}, \quad y > 0.$
定义域限制:由于$f_X(x) = 0$当$x \leq 0$,故$Y$的取值范围为$y > 0$。