题目
设二维随机变量(X,Y)的概率密度为f(x,y)=}ke^-(3x+4y),&x >0,y >0 0,&(其他),则k=() A. 4B. 3C. 12D. 6
设二维随机变量(X,Y)的概率密度为$f(x,y)=\begin{cases}ke^{-(3x+4y)},&x >0,y >0 \\ 0,&\text{其他}\end{cases}$,则$k=$()
- A. 4
- B. 3
- C. 12
- D. 6
题目解答
答案
为了确定二维随机变量$(X, Y)$的概率密度函数$ f(x, y) = \begin{cases} ke^{-3x+4y}, & x > 0, y > 0 \\ 0, & \text{其他} \end{cases} $中的常数$ k $,我们需要确保概率密度函数在所有可能的$ x $和$ y $值上的积分等于1。这是概率密度函数的基本性质。
概率密度函数的积分可以表示为:
\[
\int_{-\infty}^{\infty} \int_{-\infty}^{\infty} f(x, y) \, dx \, dy = 1
\]
由于$ f(x, y) = 0 $对于$ x \leq 0 $或$ y \leq 0 $,积分简化为:
\[
\int_{0}^{\infty} \int_{0}^{\infty} ke^{-3x+4y} \, dx \, dy = 1
\]
我们可以将常数$ k $从积分中分离出来:
\[
k \int_{0}^{\infty} \int_{0}^{\infty} e^{-3x+4y} \, dx \, dy = 1
\]
接下来,我们可以将双重积分分为两个单积分:
\[
k \left( \int_{0}^{\infty} e^{-3x} \, dx \right) \left( \int_{0}^{\infty} e^{4y} \, dy \right) = 1
\]
首先,我们计算积分$\int_{0}^{\infty} e^{-3x} \, dx$:
\[
\int_{0}^{\infty} e^{-3x} \, dx = \left[ -\frac{1}{3} e^{-3x} \right]_{0}^{\infty} = -\frac{1}{3} \left( 0 - 1 \right) = \frac{1}{3}
\]
接下来,我们计算积分$\int_{0}^{\infty} e^{4y} \, dy$:
\[
\int_{0}^{\infty} e^{4y} \, dy = \left[ \frac{1}{4} e^{4y} \right]_{0}^{\infty} = \frac{1}{4} \left( \infty - 1 \right) = \infty
\]
由于$\int_{0}^{\infty} e^{4y} \, dy$发散,似乎存在误解。让我们重新评估问题。正确的密度函数应该是 $ f(x, y) = \begin{cases} ke^{-3x-4y}, & x > 0, y > 0 \\ 0, & \text{其他} \end{cases} $.
现在,我们计算积分$\int_{0}^{\infty} e^{-4y} \, dy$:
\[
\int_{0}^{\infty} e^{-4y} \, dy = \left[ -\frac{1}{4} e^{-4y} \right]_{0}^{\infty} = -\frac{1}{4} \left( 0 - 1 \right) = \frac{1}{4}
\]
现在,我们可以将两个积分的结果相乘:
\[
k \left( \frac{1}{3} \right) \left( \frac{1}{4} \right) = 1
\]
简化左侧,我们得到:
\[
k \cdot \frac{1}{12} = 1
\]
解出$ k $,我们得到:
\[
k = 12
\]
因此,$ k $的值是$\boxed{12}$。