题目
设随机变量X和Y独立同分布且方差不为0,记 xi =X+Y ,eta =X-Y ,则ξ与n-|||-(A)不独立. (B)独立.-|||-(C)相关系数不为零. (D)相关系数为零.
题目解答
答案
解析
本题考查随机变量的独立性、相关性以及相关系数的计算,解题的关键在于利用随机变量的性质求出$\xi$与$\eta$的协方差,再根据相关系数的定义判断它们的相关性。
- 计算$\xi$与$\eta$的协方差$Cov(\xi,\eta)$:
已知$\xi = X + Y$,$\eta = X - Y$,根据协方差的性质$Cov(aX + bY, cZ + dW) = acCov(X, Z) + adCov(X, W) + bcCov(Y, Z) + bdCov(Y, W)$,可得:
$Cov(\xi,\eta)=Cov(X + Y, X - Y)$
$=Cov(X, X) - Cov(X, Y) + Cov(Y, X) - Cov(Y, Y)$
因为$Cov(X, X)=D(X)$,$Cov(Y, Y)=D(Y)$,且$Cov(X, Y)=Cov(Y, X)$,所以上式可化简为:
$Cov(\xi,\eta)=D(X) - D(Y)$
又因为$X$和$Y$独立同分布,所以$D(X)=D(Y)$,则$Cov(\xi,\eta)=D(X) - D(Y)=0$。 - 计算$\xi$与$\eta$的方差$D(\xi)$和$D(\eta)$:
根据方差的性质$D(aX + bY)=a^2D(X) + b^2D(Y) + 2abCov(X, Y)$,可得:
$D(\xi)=D(X + Y)=D(X) + D(Y) + 2Cov(X, Y)$
因为$X$和$Y$独立,所以$Cov(X, Y)=0$,则$D(\xi)=D(X) + D(Y)$。
同理可得$D(\eta)=D(X - Y)=D(X) + D(Y) - 2Cov(X, Y)=D(X) + D(Y)$。
已知方差不为$0$,即$D(X)=D(Y)\neq 0$,所以$D(\xi)=D(X) + D(Y)\neq 0$,$D(\eta)=D(X) + D(Y)\neq 0$。 - 计算$\xi$与$\eta$的相关系数$\rho_{\xi\eta}$:
根据相关系数的定义$\rho_{\xi\eta}=\frac{Cov(\xi,\eta)}{\sqrt{D(\xi)}\sqrt{D(\eta)}}$,将$Cov(\xi,\eta)=0$,$D(\xi)\neq 0$,$D(\eta)\neq 0$代入可得:
$\rho_{\xi\eta}=\frac{0}{\sqrt{D(\xi)}\sqrt{D(\eta)}} = 0$