题目
9(3分).单项选择题设随机变量(X,Y)满足方差D(X+Y)=D(X-Y),则必有( )A. X与Y独立;B. X与Y不相关;C. X与Y不独立;D. D(X)=0或D(Y)=0
9(3分).单项选择题
设随机变量(X,Y)满足方差D(X+Y)=D(X-Y),则必有( )
A. X与Y独立;
B. X与Y不相关;
C. X与Y不独立;
D. D(X)=0或D(Y)=0
题目解答
答案
B. X与Y不相关;
解析
考查要点:本题主要考查随机变量和与差的方差公式,以及协方差与不相关的概念关系。
解题核心思路:通过展开方差表达式,利用协方差的性质建立等式,推导出协方差为零,从而得出变量不相关的结论。
破题关键点:
- 方差展开公式:$D(X+Y) = D(X) + D(Y) + 2\text{Cov}(X,Y)$,$D(X-Y) = D(X) + D(Y) - 2\text{Cov}(X,Y)$。
- 等式化简:通过等式$D(X+Y) = D(X-Y)$消去相同项,得到$\text{Cov}(X,Y) = 0$。
- 不相关定义:协方差为零等价于随机变量不相关,但独立性需要额外条件。
步骤1:展开方差表达式
根据方差性质:
$\begin{aligned}D(X+Y) &= D(X) + D(Y) + 2\text{Cov}(X,Y), \\D(X-Y) &= D(X) + D(Y) - 2\text{Cov}(X,Y).\end{aligned}$
步骤2:建立等式并化简
题目条件$D(X+Y) = D(X-Y)$代入得:
$D(X) + D(Y) + 2\text{Cov}(X,Y) = D(X) + D(Y) - 2\text{Cov}(X,Y).$
消去相同项$D(X) + D(Y)$后,得到:
$2\text{Cov}(X,Y) = -2\text{Cov}(X,Y).$
进一步化简:
$4\text{Cov}(X,Y) = 0 \quad \Rightarrow \quad \text{Cov}(X,Y) = 0.$
步骤3:分析结论
协方差$\text{Cov}(X,Y) = 0$说明$X$与$Y$不相关(选项B)。其他选项分析如下:
- 选项A:独立性要求更强,不相关不一定独立。
- 选项C:可能存在不相关但独立的情况(如正态分布),因此不必然成立。
- 选项D:若$D(X)=0$或$D(Y)=0$,协方差自然为零,但题目未限定此类情况,因此非必选项。