题目
设X的概率密度为f(x)= Y=3X-2,e] ,ee-|||-,xin (0,1),a为常数,求:(1)X的分布函数;(2)f(x)= Y=3X-2,e] ,ee-|||-,xin (0,1)的概率密度.
设X的概率密度为,a为常数,求:(1)X的分布函数;
(2)的概率密度.
题目解答
答案
(1)一维连续型随机变量概率密度函数的归一性,即,则
,则
,随机变量分布函数的定义为
,则X的分布函数为
,
,
,即
;
(2)的分布函数为
,
连续型随机变量分布函数求导可得概率密度函数,则Y的概率密度函数为,即
.
解析
步骤 1:确定常数a
根据概率密度函数的归一性,即${\int }_{-\infty }^{+\infty }f(x)dx=1$,我们有${\int }_{-\infty }^{+\infty }f(x)dx={\int }_{0}^{1}axdx=\dfrac {a}{2}{x}^{2}{|}^{1}=\dfrac {a}{2}=1$,从而解得$a=2$。
步骤 2:求X的分布函数
根据分布函数的定义$F(x)=P(X\leqslant x)$,我们有$F(x)=P(X\leqslant x)={\int }_{-\infty }^{x}f(t)dt$。根据f(x)的定义,我们分段求解:
- 当$x<0$时,$F(x)=0$;
- 当$0\leqslant x<1$时,$F(x)={\int }_{0}^{x}2tdt={t}^{2}{|}_{0}^{x}={x}^{2}$;
- 当$x\geqslant 1$时,$F(x)=1$。
步骤 3:求Y=3X-2的概率密度
首先求Y的分布函数$F_Y(y)=P(Y\leqslant y)=P(3X-2\leqslant y)=P(X\leqslant \dfrac{y+2}{3})$。根据X的分布函数,我们有$F_Y(y)={\int }_{-\infty }^{\dfrac{y+2}{3}}f(x)dx$。根据f(x)的定义,我们分段求解:
- 当$-2- 当$y\leqslant -2$或$y\geqslant 1$时,$F_Y(y)=0$或$F_Y(y)=1$。
最后,根据分布函数求导得到概率密度函数$f_Y(y)=\dfrac{dF_Y(y)}{dy}$。
根据概率密度函数的归一性,即${\int }_{-\infty }^{+\infty }f(x)dx=1$,我们有${\int }_{-\infty }^{+\infty }f(x)dx={\int }_{0}^{1}axdx=\dfrac {a}{2}{x}^{2}{|}^{1}=\dfrac {a}{2}=1$,从而解得$a=2$。
步骤 2:求X的分布函数
根据分布函数的定义$F(x)=P(X\leqslant x)$,我们有$F(x)=P(X\leqslant x)={\int }_{-\infty }^{x}f(t)dt$。根据f(x)的定义,我们分段求解:
- 当$x<0$时,$F(x)=0$;
- 当$0\leqslant x<1$时,$F(x)={\int }_{0}^{x}2tdt={t}^{2}{|}_{0}^{x}={x}^{2}$;
- 当$x\geqslant 1$时,$F(x)=1$。
步骤 3:求Y=3X-2的概率密度
首先求Y的分布函数$F_Y(y)=P(Y\leqslant y)=P(3X-2\leqslant y)=P(X\leqslant \dfrac{y+2}{3})$。根据X的分布函数,我们有$F_Y(y)={\int }_{-\infty }^{\dfrac{y+2}{3}}f(x)dx$。根据f(x)的定义,我们分段求解:
- 当$-2
最后,根据分布函数求导得到概率密度函数$f_Y(y)=\dfrac{dF_Y(y)}{dy}$。