4.已知随机变量X的概率密度函数为f_(x)(x),令Y=-2X,则Y的概率密度函数f_(y)(y)为()A. 2f_(x)(-2y)B. f_(x)(-(y)/(2))C. -(1)/(2)f_(x)(-(y)/(2))D. (1)/(2)f_(x)(-(y)/(2))
A. $ 2f_{x}(-2y)$
B. $f_{x}(-\frac{y}{2})$
C. $-\frac{1}{2}f_{x}(-\frac{y}{2})$
D. $\frac{1}{2}f_{x}(-\frac{y}{2})$
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函数求解方法,特别是线性变换下的密度函数转换。
解题核心思路:
当随机变量$Y$是$X$的线性函数$Y = aX + b$时,利用变量替换法,通过求导分布函数或直接应用密度函数变换公式,结合绝对值处理系数$a$的影响,得到$f_Y(y)$的表达式。
破题关键点:
- 确定变换关系:由$Y = -2X$得$X = -\frac{Y}{2}$,注意系数为负数时的处理。
- 应用密度函数变换公式:$f_Y(y) = \frac{1}{|a|} f_X\left(\frac{y - b}{a}\right)$,其中$a = -2$,$b = 0$。
- 符号与绝对值处理:系数$a$为负数时,需通过分布函数推导验证,确保符号正确。
变量替换与公式应用
-
确定变换关系:
由$Y = -2X$,得$X = -\frac{Y}{2}$,即$X$与$Y$的关系为线性变换,系数$a = -2$,常数项$b = 0$。 -
应用密度函数变换公式:
对于线性变换$Y = aX + b$,概率密度函数为:
$f_Y(y) = \frac{1}{|a|} f_X\left(\frac{y - b}{a}\right).$
代入$a = -2$,$b = 0$,得:
$f_Y(y) = \frac{1}{|-2|} f_X\left(\frac{y}{-2}\right) = \frac{1}{2} f_X\left(-\frac{y}{2}\right).$
符号验证(分布函数法)
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分布函数推导:
分布函数$F_Y(y) = P(Y \leq y) = P(-2X \leq y) = P\left(X \geq -\frac{y}{2}\right)$(因不等式方向随负号改变)。
因此,$F_Y(y) = 1 - F_X\left(-\frac{y}{2}\right)$。 -
求导得密度函数:
对$F_Y(y)$求导:
$f_Y(y) = \frac{d}{dy} \left[1 - F_X\left(-\frac{y}{2}\right)\right] = -f_X\left(-\frac{y}{2}\right) \cdot \left(-\frac{1}{2}\right) = \frac{1}{2} f_X\left(-\frac{y}{2}\right).$
结论:选项D正确,即$f_Y(y) = \frac{1}{2} f_X\left(-\frac{y}{2}\right)$。