题目
11.(8.0分)X、Y是两个随机变量,下列结果正确的是:A. 若X、Y相关,则X、Y一定不独立;B. 若D(X-Y)=DX+DY,则X、Y独立.C. 若X、Y不独立,则X、Y一定相关;D. 若E(XY)=EX·EY,则X、Y独立.
11.(8.0分)X、Y是两个随机变量,下列结果正确的是:
A. 若X、Y相关,则X、Y一定不独立;
B. 若D(X-Y)=DX+DY,则X、Y独立.
C. 若X、Y不独立,则X、Y一定相关;
D. 若E(XY)=EX·EY,则X、Y独立.
题目解答
答案
A. 若X、Y相关,则X、Y一定不独立;
解析
本题主要考查随机变量的相关性与独立性之间的关系,解题的关键在于明确相关系数、方差公式以及独立性的定义,并通过这些知识来判断各个选项的正确性。
选项A
- 首先明确随机变量相关的定义:若随机变量 $X$ 和 $Y$ 相关,则它们的相关系数 $\rho_{XY} \neq 0$。
- 相关系数的计算公式为 $\rho_{XY}=\frac{Cov(X,Y)}{\sqrt{D(X)}\sqrt{D(Y)}}$,其中 $Cov(X,Y)$ 是 $X$ 和 $Y$ 的协方差,$D(X)$ 和 $D(Y)$ 分别是 $X$ 和 $Y$ 的方差。
- 若 $X$ 和 $Y$ 独立,根据独立随机变量的性质可知 $Cov(X,Y) = 0$,那么 $\rho_{XY}=0$,这与 $X$、$Y$ 相关($\rho_{XY} \neq 0$)矛盾。
- 所以,若 $X$、$Y$ 相关,则 $X$、$Y$ 一定不独立,选项A正确。
选项B
- 根据方差的性质 $D(X - Y)=D(X)+D(Y)-2Cov(X,Y)$。
- 已知 $D(X - Y)=D(X)+D(Y)$,则可得 $D(X)+D(Y)-2Cov(X,Y)=D(X)+D(Y)$。
- 化简该等式:
- 两边同时减去 $D(X)+D(Y)$,得到 $-2Cov(X,Y)=0$,即 $Cov(X,Y)=0$。
- $Cov(X,Y)=0$ 只能说明 $X$ 和 $Y$ 不相关,但不相关并不一定意味着 $X$ 和 $Y$ 独立。例如,设 $X$ 服从 $[-1,1]$ 上的均匀分布,$Y = X^2$,此时 $Cov(X,Y)=0$,但 $Y$ 完全由 $X$ 确定,$X$ 和 $Y$ 不独立。所以选项B错误。
选项C
- 若 $X$、$Y$ 不独立,不能直接得出 $X$、$Y$ 一定相关。
- 同样以 $X$ 服从 $[-1,1]$ 上的均匀分布,$Y = X^2$ 为例,$Y$ 依赖于 $X$,所以 $X$ 和 $Y$ 不独立,但通过计算可以得到 $Cov(X,Y)=0$,即 $X$ 和 $Y$ 不相关。所以选项C错误。
选项D
- 若 $E(XY)=EX\cdot EY$,根据协方差的定义 $Cov(X,Y)=E(XY)-EX\cdot EY$,可得 $Cov(X,Y)=0$。
- 如前面所述,$Cov(X,Y)=0$ 只能说明 $X$ 和 $Y$ 不相关,而不相关不能推出 $X$ 和 $Y$ 独立。所以选项D错误。