题目
3/50单选题(2分) 设随机变量X,Y的数学期望分别为-2,2,方差分别为1,4,而相关系数为-0.5,则根据切比雪夫不等式有估计P(|X+Y|geq6)leq(). A. (1)/(12) B. (1)/(6) C. (1)/(4) D. (1)/(3)
3/50单选题(2分) 设随机变量$X,Y$的数学期望分别为-2,2,方差分别为1,4,而相关系数为-0.5,则根据切比雪夫不等式有估计$P(|X+Y|\geq6)\leq()$.
A. $\frac{1}{12}$
B. $\frac{1}{6}$
C. $\frac{1}{4}$
D. $\frac{1}{3}$
A. $\frac{1}{12}$
B. $\frac{1}{6}$
C. $\frac{1}{4}$
D. $\frac{1}{3}$
题目解答
答案
设 $Z = X + Y$,则 $E(Z) = E(X) + E(Y) = 0$。
方差 $D(Z) = D(X) + D(Y) + 2\text{Cov}(X, Y)$,其中
\[
\text{Cov}(X, Y) = \rho_{XY}\sqrt{D(X)}\sqrt{D(Y)} = -0.5 \times 1 \times 2 = -1
\]
故 $D(Z) = 1 + 4 + 2 \times (-1) = 3$。
由切比雪夫不等式,
\[
P(|Z| \geq 6) \leq \frac{D(Z)}{6^2} = \frac{3}{36} = \frac{1}{12}
\]
答案:$\boxed{A}$
解析
考查要点:本题主要考查切比雪夫不等式的应用,以及随机变量和的期望、方差的计算,涉及协方差与相关系数的关系。
解题核心思路:
- 构造新随机变量 $Z = X + Y$,计算其期望 $E(Z)$ 和方差 $D(Z)$;
- 应用切比雪夫不等式,将 $P(|Z| \geq 6)$ 转化为与方差相关的不等式;
- 代入已知数值,直接计算概率的上界。
破题关键点:
- 正确计算协方差:利用相关系数 $\rho_{XY}$ 与标准差的关系 $\text{Cov}(X,Y) = \rho_{XY} \sqrt{D(X)} \sqrt{D(Y)}$;
- 方差公式:注意协方差的符号对总方差的影响;
- 切比雪夫不等式的形式:明确不等式中 $a$ 的取值对应题目中的 $6$。
步骤1:计算 $Z = X + Y$ 的期望
根据期望的线性性质:
$E(Z) = E(X + Y) = E(X) + E(Y) = -2 + 2 = 0.$
步骤2:计算 $Z$ 的方差
方差公式为:
$D(Z) = D(X) + D(Y) + 2\text{Cov}(X, Y).$
其中协方差 $\text{Cov}(X, Y)$ 由相关系数 $\rho_{XY}$ 和标准差计算:
$\text{Cov}(X, Y) = \rho_{XY} \sqrt{D(X)} \sqrt{D(Y)} = -0.5 \times \sqrt{1} \times \sqrt{4} = -1.$
代入方差公式:
$D(Z) = 1 + 4 + 2 \times (-1) = 3.$
步骤3:应用切比雪夫不等式
切比雪夫不等式形式为:
$P(|Z - E(Z)| \geq a) \leq \frac{D(Z)}{a^2}.$
此处 $E(Z) = 0$,$a = 6$,代入得:
$P(|Z| \geq 6) \leq \frac{3}{6^2} = \frac{3}{36} = \frac{1}{12}.$