11.设(X,Y)的联合概率密度为f(x,y)=}k(x+y),&0le xle 2,0le yle 1,0,&其他,则k=()A. (1)/(3)B. (1)/(2)C. 1D. 3
A. $\frac{1}{3}$
B. $\frac{1}{2}$
C. 1
D. 3
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查联合概率密度函数的性质,即概率密度函数在整个定义域上的积分等于1。需要根据这一性质建立方程求解未知常数k。
解题核心思路:
- 确定积分区域:题目中给出的联合概率密度函数在$0 \le x \le 2$和$0 \le y \le 1$时非零,因此积分区域为$x$从0到2,$y$从0到1。
- 建立积分方程:根据概率密度函数的性质,双重积分$\iint_D f(x,y) \, dy \, dx = 1$,代入$f(x,y)=k(x+y)$,得到关于k的方程。
- 分步计算积分:先对$y$积分,再对$x$积分,逐步化简求解k的值。
破题关键点:
- 正确应用概率密度函数的归一化条件,即积分结果必须等于1。
- 分步积分时注意变量分离,避免计算错误。
根据联合概率密度函数的性质,其在整个定义域上的积分等于1:
$\int_{0}^{2} \int_{0}^{1} k(x+y) \, dy \, dx = 1$
步骤1:计算内积分(对$y$积分)
$\begin{aligned}\int_{0}^{1} k(x+y) \, dy &= k \int_{0}^{1} (x + y) \, dy \\&= k \left[ \int_{0}^{1} x \, dy + \int_{0}^{1} y \, dy \right] \\&= k \left[ x \cdot (1-0) + \frac{1}{2} y^2 \bigg|_{0}^{1} \right] \\&= k \left( x + \frac{1}{2} \right)\end{aligned}$
步骤2:计算外积分(对$x$积分)
$\begin{aligned}\int_{0}^{2} k \left( x + \frac{1}{2} \right) \, dx &= k \left[ \int_{0}^{2} x \, dx + \frac{1}{2} \int_{0}^{2} 1 \, dx \right] \\&= k \left[ \frac{1}{2} x^2 \bigg|_{0}^{2} + \frac{1}{2} \cdot 2 \right] \\&= k \left( \frac{1}{2} \cdot 4 + 1 \right) \\&= k \cdot 3\end{aligned}$
步骤3:解方程求$k$
根据归一化条件,积分结果等于1:
$3k = 1 \quad \Rightarrow \quad k = \frac{1}{3}$