题目
设 xi sim N(0,1),eta = xi^2 则随机变量 xi 与 eta 的关系是A. 不相关也不独立B. 有平方关系,协方差非零C. 独立且不相关D. 平方关系,相关系数大于0
设 $\xi \sim N(0,1)$,$\eta = \xi^2$ 则随机变量 $\xi$ 与 $\eta$ 的关系是
A. 不相关也不独立
B. 有平方关系,协方差非零
C. 独立且不相关
D. 平方关系,相关系数大于0
题目解答
答案
A. 不相关也不独立
解析
本题考查正态分布随机变量的相关性与独立性的判断,核心是通过协方差(或相关系数)判断是否相关,通过分布函数判断是否独立。
步骤1:判断是否相关(通过协方差计算)
随机变量$\xi\sim N(0,11)$,$\eta=\xi^2$。
协方差$Cov($\xi,\eta$)=E($\xi\eta$)-E$\xi$E$\eta$。
- 因$\xi\sim N(0,1)$,故E$\xi=0$,则Cov($\xi,\eta$)=E($\xi^3$)-0=E(\xi^3)$。
- 正态分布$N(0,1)$的奇数阶矩均为0(对称性),奇函数积分对称抵消),故E($\xi^3$)=0,因此Cov($\xi,\eta$)=0,$\xi$与$\eta$不相关。
步骤2:判断是否独立
若$\xi$与$\eta$独立,则对任意$a,b$,$P(\xi\leq a,\eta\leq b)=P(\xi\leq a)P(\eta\leq b)$。
取- 取$a=0,b=0$:
- $P(\xi\leq0,\eta\leq0)$:$\eta=\xi^2\geq0$,故$\eta\leq0$仅当$\xi=0$,则$P(\xi\leq0,\eta\leq0)=P(\xi=0=0$(连续型随机变量单点概率为0)。
- $P(\xi\leq0)P(\eta\leq0)=P(\xi\leq0)=\frac{1}{2}$,$P(\eta\leq0)=P(\xi^2\leq0)=P(\xixi=0)=0$,故$P(\xi\leq0)P(\eta\leq0)=\frac{1}{2}\times0=0$,看似相等?
\ 取$a=0,b=1$: - $P(\xi\leq0,\eta\leq1)=P(\xi\leq0,\xi^2\leq1)=P(-1\leq\xi\leq0)=\Phi(0)-\Phi(-1)=\frac{1}{2}- \frac{1}{4}=\frac{1}{4}$。
- $P(\xi\leq0)P(\eta\leq1)=P(\xi\leq0\times P(\xi^2\leq1)=\frac{1}{2}\times P(-1\leq\xi\leq1)=\frac{1}{2}\times(\Phi(1)-\Phi(-1))=\frac{1}{2}\times\frac{1}{2}=\frac{1}{4}$。
显然$\frac{1}{4}\neq\frac{1}{4}$,故$\xi$与$\eta$不独立立立。
结论
$\xi$与$\eta$不相关但不独立,选A。