二维正态分布的两个变量一定是相互独立的()()正确()错误
二维正态分布的两个变量一定是相互独立的
正确
错误
题目解答
答案
解:对于二维正态随机变量
,
和
相互独立的充要条件是:
和
不相关,相关系数
。也即二维正态随机变量独立和不相关可以互推。
证必要性:
若
和
不相关,即


有
,则
和
相互独立,必要性得证。
证充分性:
若
和
相互独立,由于
都是连续函数,有
。
不妨令
,得到

那么
,则
和
不相关,充分性得证。
综上所述:二维正态分布的两个随机变量只有在不相关的条件下才相互独立。所以本题说法错误。
故本题选择
项。
解析
二维正态分布的两个变量是否独立,取决于它们的相关系数$\rho$。核心结论是:在二维正态分布中,两个变量独立的充要条件是它们不相关(即$\rho=0$)。如果题目未明确说明$\rho=0$,仅给出“二维正态分布”,则无法直接推断变量独立。因此,题目中的说法忽略了这一关键条件,属于错误。
必要性证明(独立$\Rightarrow$不相关)
若$X$和$Y$独立,则联合概率密度函数$f(x,y)$可分解为边缘概率密度的乘积$f_X(x)f_Y(y)$。此时,协方差$\text{Cov}(X,Y)=0$,即相关系数$\rho=0$,说明$X$和$Y$不相关。
充分性证明(不相关$\Rightarrow$独立)
若$X$和$Y$不相关($\rho=0$),则联合概率密度函数退化为:
$f(x,y) = \frac{1}{2\pi a_1 a_2} \exp\left(-\frac{1}{2}\left[\left(\frac{x-\mu_1}{a_1}\right)^2 + \left(\frac{y-\mu_2}{a_2}\right)^2\right]\right)$
此时$f(x,y)$可分解为$f_X(x)f_Y(y)$,说明$X$和$Y$独立。
结论:二维正态分布下,独立与不相关等价。若题目未说明$\rho=0$,则变量可能相关且不独立,因此原命题错误。