设 X,Y 是相互独立的随机变量,则下列选项正确的是()A. E(XY) = E(X) cdot E(Y)B. D(XY) = D(X) cdot D(Y)C. D(X+Y) = D(X) + D(Y)D. E(XY) = E(X) + D(Y)
A. $E(XY) = E(X) \cdot E(Y)$
B. $D(XY) = D(X) \cdot D(Y)$
C. $D(X+Y) = D(X) + D(Y)$
D. $E(XY) = E(X) + D(Y)$
题目解答
答案
A. $E(XY) = E(X) \cdot E(Y)$
C. $D(X+Y) = D(X) + D(Y)$
解析
本题主要考察随机变量独立性的性质,涉及数学期望和方差的运算规则,具体分析如下:
选项A:$E(XY) = E(X) \cdot E(Y)$
考察知识点:独立随机变量的数学期望性质。
推理:若$X$与$Y$相互独立,则对任意 Borel 可测函数$g,h$,有$E[g(X)h(Y)] = E[g(X)]E[h(Y)]$。取$g(X)=X$,$h(Y)=Y\**\(E(XY)=E(X)E(Y)$**,故A正确。
选项B:$D(XY) = D(X) \cdot D(Y)$
考察知识点:方差的定义与独立随机变量的方差关系。
推理:方差公式$D(Z)=E(Z^2)-[E(Z)]^2$。对$Z=XY$:
$D(XY)=E(X^2Y^2)-[E(XY)]^2$
因$X,Y$独立,$E(X^2Y^2)=E(X^2)E(Y^2)$,且$[E(XY)]^2=[E(X)E(Y)]^2$,故:
$D(XY)=E(X^2)E(Y^2)-[E(X)]^2[E(Y)]^2$
而$D(X)D(Y)=[E(X^2)-E(X)^2][E(Y^2)-E(Y)^2]$,显然两者不相等(例如$X=Y\sim Bernoulli(1/2)$,则$D(XY)=D(X)=1/4$,$D(X)D(Y)=1/16$,矛盾),故B错误。
选项C:$D(X+Y) = D(X) + D(Y)$
考察知识点:独立随机变量的方差可加性。
推理:方差性质$D(X+Y)=D(X)+D(Y)+2Cov(X,Y)$,其中$Cov(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y)$。因$X,Y$独立,$Cov(X,Y)=0$,故$D(X+Y)=D(X)+D(Y)$,C正确。
选项D:$E(XY) = E(X) + D(Y)$
考察知识点:数学期望的基本运算。
推理:反例验证,取$X=Y\sim Bernoulli(1/2)$,则$E(XY)=E(X)=1/2$,$E(X)+D(Y)=1/2 + 1/4=3/4$,显然$1/2\neq3/4$,故D错误。