题目
5.(5.0分) 5.设二维随机向量(X,Y)~f(x,y)={}cx^2y,x^2leq yleq10,其它.,则c=(). A. 3 B. 4 C. 21/4 D. 4/21
5.(5.0分) 5.设二维随机向量(X,Y)~f(x,y)=$\left\{\begin{matrix}cx^{2}y,x^{2}\leq y\leq1\\0,其它\end{matrix}\right.$,则c=().
A. 3
B. 4
C. 21/4
D. 4/21
A. 3
B. 4
C. 21/4
D. 4/21
题目解答
答案
为了确定常数 $ c $ 的值,我们需要确保概率密度函数 $ f(x, y) $ 在整个定义域上的积分等于1。函数 $ f(x, y) $ 的定义如下:
\[ f(x, y) = \begin{cases}
cx^2y & \text{如果 } x^2 \leq y \leq 1 \\
0 & \text{其他情况}
\end{cases} \]
首先,我们需要找到 $ f(x, y) $ 的定义域。由于 $ x^2 \leq y \leq 1 $,可以推导出 $ -1 \leq x \leq 1 $(因为 $ x^2 $ 的最大值为1,所以 $ |x| \leq 1 $)。
接下来,我们计算 $ f(x, y) $ 在整个定义域上的二重积分,并将其设为1:
\[ \int_{-1}^{1} \int_{x^2}^{1} cx^2y \, dy \, dx = 1 \]
我们先对 $ y $ 进行积分:
\[ \int_{x^2}^{1} cx^2y \, dy = cx^2 \int_{x^2}^{1} y \, dy = cx^2 \left[ \frac{y^2}{2} \right]_{x^2}^{1} = cx^2 \left( \frac{1^2}{2} - \frac{(x^2)^2}{2} \right) = cx^2 \left( \frac{1}{2} - \frac{x^4}{2} \right) = \frac{cx^2}{2} (1 - x^4) = \frac{c}{2} (x^2 - x^6) \]
现在,我们对 $ x $ 进行积分:
\[ \int_{-1}^{1} \frac{c}{2} (x^2 - x^6) \, dx = \frac{c}{2} \int_{-1}^{1} (x^2 - x^6) \, dx \]
由于 $ x^2 $ 和 $ x^6 $ 都是偶函数,我们可以将积分范围简化为从0到1,然后乘以2:
\[ \frac{c}{2} \int_{-1}^{1} (x^2 - x^6) \, dx = \frac{c}{2} \cdot 2 \int_{0}^{1} (x^2 - x^6) \, dx = c \int_{0}^{1} (x^2 - x^6) \, dx \]
现在,我们计算 $ \int_{0}^{1} (x^2 - x^6) \, dx $:
\[ \int_{0}^{1} (x^2 - x^6) \, dx = \left[ \frac{x^3}{3} - \frac{x^7}{7} \right]_{0}^{1} = \left( \frac{1^3}{3} - \frac{1^7}{7} \right) - \left( \frac{0^3}{3} - \frac{0^7}{7} \right) = \frac{1}{3} - \frac{1}{7} = \frac{7}{21} - \frac{3}{21} = \frac{4}{21} \]
因此,我们有:
\[ c \cdot \frac{4}{21} = 1 \]
解这个方程,得到:
\[ c = \frac{21}{4} \]
所以,常数 $ c $ 的值是 $ \frac{21}{4} $。正确答案是:
\[ \boxed{C} \]