设 F(x)=Pxi leq x=} x^2 & 0 leq x leq 1 1 & x>1 2x^2 dx
A. $\int_{0}^{1} x^3 dx$
B. $\int_{0}^{1} 2x^2 dx$
C. $\int_{0}^{1} x^2 dx$
D. $\int_{0}^{+\infty} 2x^2 dx$
题目解答
答案
解析
本题考查连续型随机变量数学期望的计算,解题思路是先根据分布函数求出概率密度函数,再利用数学期望的定义式进行计算。
步骤一:求随机变量$\xi$的概率密度函数$f(x)$
对于连续型随机变量,概率密度函数$f(x)$是分布函数$F(x)$的导数,即$f(x)=F^\prime(x)$。
已知$F(x)=\begin{cases} x^2 & 0 \leq x \leq 1 \\ 1 & x\gt{}1 \end{cases}$,分区间求导:
- 当$0 \leq x \leq 1$时,对$F(x)=x^2$求导,根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$f(x)=(x^2)^\prime = 2x$。
- 当$x\gt{}1$时,$F(x)=1$,常数的导数为$0$,所以$f(x)=(1)^\prime = 0$。
- 当$x\lt{}0$时,$F(x)=0$,常数的导数为$0$,所以$f(x)=(0)^\prime = 0$。
综上,随机变量$\xi$的概率密度函数为$f(x)=\begin{cases} 2x & 0 \leq x \leq 1 \\ 0 & \text{其他} \end{cases}$。
步骤二:根据数学期望的定义式计算$E\xi$
对于连续型随机变量$\xi$,其数学期望$E\xi$的定义式为$E\xi = \int_{-\infty}^{+\infty} xf(x)dx$。
将$f(x)=\begin{cases} 2x & 0 \leq x \leq 1 \\ 0 & \text{其他} \end{cases}$代入上式可得:
$E\xi = \int_{-\infty}^{0} x\cdot 0dx + \int_{0}^{1} x\cdot 2xdx + \int_{1}^{+\infty} x\cdot 0dx$
因为$\int_{-\infty}^{0} x\cdot 0dx = 0$,$\int_{1}^{+\infty} x\cdot 0dx = 0$,所以$E\xi = \int_{0}^{1} 2x^2dx$。