设随机变量X,Y的协方差为0,则X,Y之间关系为()A. 互不相容B. 无法确定C. 相互独立D. 不相关
A. 互不相容
B. 无法确定
C. 相互独立
D. 不相关
题目解答
答案
解析
本题考查随机变量协方差与相关性、独立性、互不相容性之间的关系。解题思路是根据协方差的定义和性质,以及随机变量不相关、相互独立、互不相容的概念来逐一分析每个选项。
1. 明确相关概念
- 随机变量 $X$ 和 $Y$ 的协方差定义为:$\text{Cov}(X,Y)=E[(X - E(X))(Y - E(Y))]$。
- 若 $\text{Cov}(X,Y) = 0$,则称随机变量 $X$ 和 $Y$ 不相关。
- 随机变量 $X$ 和 $Y$ 相互独立是指对于任意的实数 $x$ 和 $y$,都有 $P(X\leq x,Y\leq y)=P(X\leq x)P(Y\leq y)$。
- 随机变量 $X$ 和 $Y$ 互不相容是指 $P(XY = 0)=1$,即 $X$ 和 $Y$ 不可能同时取非零值。
2. 分析选项A
互不相容强调的是两个事件不能同时发生,与协方差为 $0$ 没有直接的逻辑联系。例如,设 $X$ 服从 $[-1,1]$ 上的均匀分布,$Y = X^2$,$X$ 和 $Y$ 显然不是互不相容的,但可以通过计算协方差来判断它们的相关性。
$E(X)=\int_{-1}^{1}x\cdot\frac{1}{2}dx = 0$
$E(XY)=E(X^3)=\int_{-1}^{1}x^3\cdot\frac{1}{2}dx = 0$
$\text{Cov}(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y)=0 - 0\times E(Y)=0$
所以仅知道协方差为 $0$ 不能得出 $X$ 和 $Y$ 互不相容,选项A错误。
3. 分析选项B
根据协方差的定义,当 $\text{Cov}(X,Y) = 0$ 时,我们可以明确得出 $X$ 和 $Y$ 不相关,所以不是无法确定,选项B错误。
4. 分析选项C
相互独立是一个比不相关更强的条件。一般情况下,由 $X$ 和 $Y$ 相互独立可以推出 $\text{Cov}(X,Y) = 0$,但反之不成立。例如,设 $X$ 服从 $[-1,1]$ 上的均匀分布,$Y = X^2$,前面已经计算出 $\text{Cov}(X,Y) = 0$,但 $Y$ 的取值完全由 $X$ 决定,它们不是相互独立的。所以仅知道协方差为 $0$ 不能得出 $X$ 和 $Y$ 相互独立,选项C错误。
5. 分析选项D
根据不相关的定义,若 $\text{Cov}(X,Y) = 0$,则 $X$ 和 $Y$ 不相关,选项D正确。