题目
如果随机变量X与Y,满足D(X+Y)=D(X-Y),则必有( )A. D(Y)=0B.存在a,b使P[Y=aX+b]=1C.X与Y互相独立D.X与Y不相关
如果随机变量X与Y,满足D(X+Y)=D(X-Y),则必有( )
A. D(Y)=0
B.存在a,b使P[Y=aX+b]=1
C.X与Y互相独立
D.X与Y不相关
题目解答
答案
由公式D(X+Y)=D(X)+D(Y)+2cov(X,Y)
D(X-Y)=D(X)+D(Y)-2cov(X,Y)。
已知D(X+Y)=D(X-Y),可得4cov(X,Y)=0,
即X与Y不相关。
因此答案是D。
解析
考查要点:本题主要考查随机变量方差的性质及协方差与相关性的关系。
解题核心思路:利用方差公式展开$D(X+Y)$和$D(X-Y)$,通过等式联立得出协方差的条件,进而判断相关性。
破题关键点:
- 方差展开公式:$D(X+Y)=D(X)+D(Y)+2\text{cov}(X,Y)$,$D(X-Y)=D(X)+D(Y)-2\text{cov}(X,Y)$。
- 等式联立:通过$D(X+Y)=D(X-Y)$消去相同项,得到$\text{cov}(X,Y)=0$,即$X$与$Y$不相关。
步骤1:展开方差表达式
根据方差性质:
$\begin{aligned}D(X+Y) &= D(X) + D(Y) + 2\text{cov}(X,Y), \\D(X-Y) &= D(X) + D(Y) - 2\text{cov}(X,Y).\end{aligned}$
步骤2:联立方程
题目条件$D(X+Y)=D(X-Y)$代入得:
$D(X) + D(Y) + 2\text{cov}(X,Y) = D(X) + D(Y) - 2\text{cov}(X,Y).$
步骤3:化简方程
消去相同项$D(X)+D(Y)$,得到:
$4\text{cov}(X,Y) = 0 \quad \Rightarrow \quad \text{cov}(X,Y) = 0.$
步骤4:分析相关性
协方差为零说明$X$与$Y$不相关(选项D)。
其他选项分析:
- A:$D(Y)=0$不成立,因为$Y$可以有非零方差,只要与$X$不相关。
- B:线性关系需完全相关,但题目仅要求不相关。
- C:独立是不相关的充分条件,但不相关不一定独立。