25.(判断题,4.0分)设二维随机变量(X,Y)的概率密度为f(x,y)=}6x,&0le xle yle 1,0,&else,则X,Y不独立.A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查二维随机变量独立性的判断,解题思路是先分别求出随机变量 $X$ 和 $Y$ 的边缘概率密度,然后判断 $f(x,y)$ 是否等于 $f_X(x)f_Y(y)$,若不相等则 $X$,$Y$ 不独立。
步骤一:求 $X$ 的边缘概率密度 $f_X(x)$
根据边缘概率密度的定义,$f_X(x)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x,y)dy$。
已知 $f(x,y)=\begin{cases}6x,&0\le x\le y\le 1\\0,&\text{else}\end{cases}$,当 $0\leq x\leq 1$ 时:
$f_X(x)=\int_{x}^{1}6xdy$
根据定积分的计算法则 $\int_{a}^{b}kdy=k(b - a)$($k$ 为常数),这里 $k = 6x$,$a = x$,$b = 1$,则:
$f_X(x)=6x\int_{x}^{1}dy=6x(1 - x)=6x - 6x^2$
当 $x\lt 0$ 或 $x\gt 1$ 时,$f(x,y)=0$,所以 $f_X(x)=0$。
综上,$f_X(x)=\begin{cases}6x - 6x^2,&0\leq x\leq 1\\0,&\text{else}\end{cases}$。
步骤二:求 $Y$ 的边缘概率密度 $f_Y(y)$
根据边缘概率密度的定义,$f_Y(y)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x,y)dx$。
当 $0\leq y\leq 1$ 时:
$f_Y(y)=\int_{0}^{y}6xdx$
根据定积分的计算法则 $\int_{a}^{b}x^n dx=\frac{1}{n + 1}x^{n + 1}\big|_{a}^{b}$($n\neq -1$),这里 $n = 1$,$a = 0$,$b = y$,则:
$f_Y(y)=6\times\frac{1}{2}x^2\big|_{0}^{y}=3y^2$
当 $y\lt 0$ 或 $y\gt 1$ 时,$f(x,y)=0$,所以 $f_Y(y)=0$。
综上,$f_Y(y)=\begin{cases}3y^2,&0\leq y\leq 1\\0,&\text{else}\end{cases}$。
步骤三:判断 $X$,$Y$ 是否独立
若 $X$,$Y$ 独立,则 $f(x,y)=f_X(x)f_Y(y)$。
取 $x = \frac{1}{2}$,$y=\frac{3}{4}$,此时 $f(\frac{1}{2},\frac{3}{4}) = 6\times\frac{1}{2}=3$。
$f_X(\frac{1}{2})=6\times\frac{1}{2}-6\times(\frac{1}{2})^2=3 - \frac{3}{2}=\frac{3}{2}$,$f_Y(\frac{3}{4})=3\times(\frac{3}{4})^2=\frac{27}{16}$。
$f_X(\frac{1}{2})f_Y(\frac{3}{4})=\frac{3}{2}\times\frac{27}{16}=\frac{81}{32}\neq f(\frac{1}{2},\frac{3}{4})$。
所以 $X$,$Y$ 不独立,该判断题说法正确。