题目
设连续随机向量(X,Y)的概率密度为f(x,y)=} 24y(1-x), & 0 leq x leq 1, 0 leq y leq x, 0, & (其他)
设连续随机向量$(X,Y)$的概率密度为$f(x,y)=\begin{cases} 24y(1-x), & 0 \leq x \leq 1, 0 \leq y \leq x, \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$,则关于$X$的边缘概率密度$f_X(x)=$()
A. $f_X(x)= 12x^2(1-x)$
B. $f_X(x)= \begin{cases} 12x^2(1-x), & 0 \leq x \leq 1 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
C. $f_X(x)= 12x(1-x)^2$
D. $f_X(x)= \begin{cases} 12x(1-x)^2, & 0 \leq x \leq 1 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
题目解答
答案
B. $f_X(x)= \begin{cases} 12x^2(1-x), & 0 \leq x \leq 1 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$
解析
本题考查连续随机向量边缘概率密度的计算。解题思路是根据边缘概率密度的定义,对于连续随机向量$(X,Y)$,关于$X$的边缘概率密度$f_X(x)$是通过对联合概率密度函数$f(x,y)$关于$y$在其取值范围内进行积分得到的。
下面进行详细计算:
已知联合概率密度函数$f(x,y)=\begin{cases} 24y(1 - x), & 0 \leq x \leq 1, 0 \leq y \leq x \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$。
根据边缘概率密度的计算公式$f_X(x)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x,y)dy$。
- 当$0\leq x\leq1$时:
此时$y$的取值范围是$0\leq y\leq x$,将$f(x,y)=24y(1 - x)$代入积分式可得:
$f_X(x)=\int_{0}^{x}24y(1 - x)dy$
根据积分的性质,可将常数$24(1 - x)$提出积分号外,即$f_X(x)=24(1 - x)\int_{0}^{x}y dy$。
根据积分公式$\int y^n dy=\frac{y^{n + 1}}{n + 1}+C$($n\neq -1$),对$\int_{0}^{x}y dy$进行计算:
$\int_{0}^{x}y dy=\left[\frac{y^2}{2}\right]_{0}^{x}=\frac{x^2}{2}-\frac{0^2}{2}=\frac{x^2}{2}$
将其代回$f_X(x)$的表达式可得:
$f_X(x)=24(1 - x)\times\frac{x^2}{2}=12x^2(1 - x)$ - 当$x\lt0$或$x\gt1$时:
因为此时$f(x,y)=0$,所以$f_X(x)=\int_{-\infty}^{+\infty}0dy = 0$。
综上,关于$X$的边缘概率密度$f_X(x)=\begin{cases} 12x^2(1 - x), & 0 \leq x \leq 1 \\ 0, & \text{其他} \end{cases}$。