题目
设随机变量X,Y相互独立,且都服从区间(0,1)上的均匀分布,则PX^2+Y^2leq1= ( …...)A. (1)/(4)B. (1)/(2)C. (pi)/(8)D. (pi)/(4)
设随机变量X,Y相互独立,且都服从区间(0,1)上的均匀分布,则P$\left\{X^{2}+Y^{2}\leq1\right\}=$ ( …...)
A. $\frac{1}{4}$
B. $\frac{1}{2}$
C. $\frac{\pi}{8}$
D. $\frac{\pi}{4}$
题目解答
答案
D. $\frac{\pi}{4}$
解析
考查要点:本题主要考查几何概率的计算,涉及独立均匀分布随机变量的联合分布以及几何区域面积的求解。
解题核心思路:
- 确定联合分布:由于$X$和$Y$独立且均服从$(0,1)$上的均匀分布,其联合密度函数在单位正方形$(0,1)\times(0,1)$内为常数$1$。
- 几何意义转化:概率$P\{X^2 + Y^2 \leq 1\}$对应的是单位圆在第一象限的部分(即四分之一圆)与单位正方形的面积比。
- 计算面积:四分之一圆的面积为$\frac{\pi}{4}$,单位正方形面积为$1$,因此概率即为$\frac{\pi}{4}$。
破题关键点:
- 独立性保证联合密度函数为乘积形式。
- 几何区域的识别:明确$X^2 + Y^2 \leq 1$在$(0,1)$范围内的实际形状是四分之一圆。
步骤1:确定联合密度函数
由于$X$和$Y$独立,联合密度函数为:
$f(x,y) =
\begin{cases}1, & 0 < x < 1, \, 0 < y < 1, \\0, & \text{其他情况}.\end{cases}$
步骤2:分析几何区域
条件$X^2 + Y^2 \leq 1$描述的是以原点为圆心、半径为$1$的圆。在$X$和$Y$均取值于$(0,1)$的限制下,实际满足条件的区域是第一象限内的四分之一圆。
步骤3:计算区域面积
四分之一圆的面积为:
$\text{面积} = \frac{1}{4} \times \pi \times 1^2 = \frac{\pi}{4}.$
步骤4:求概率
概率即为满足条件的区域面积与样本空间(单位正方形)面积的比值:
$P\{X^2 + Y^2 \leq 1\} = \frac{\pi/4}{1} = \frac{\pi}{4}.$