题目
5.已知二维随机变量X,Y的联合概率密度为f(x,y)={}6(1-y),0<10,其它.则P(X<(1)/(2),Y<(1)/(2))的概率密度为____。
5.已知二维随机变量X,Y的联合概率密度为$f(x,y)=\left\{\begin{matrix}6(1-y),0<1\\0,其它\end{matrix}\right.$
则$P(X<\frac{1}{2},Y<\frac{1}{2})$的概率密度为____。
题目解答
答案
根据题目,联合概率密度函数为:
\[ f(x, y) = \begin{cases} 6(1-y), & 0 < x < y < 1 \\ 0, & \text{其他} \end{cases} \]
求 $ P(X < \frac{1}{2}, Y < \frac{1}{2}) $,即在区域 $ 0 < x < y < \frac{1}{2} $ 上积分 $ f(x, y) $。
积分表达式为:
\[ P(X < \frac{1}{2}, Y < \frac{1}{2}) = \int_{0}^{\frac{1}{2}} \int_{0}^{y} 6(1-y) \, dx \, dy \]
先对 $ x $ 积分:
\[ \int_{0}^{y} 6(1-y) \, dx = 6y(1-y) \]
再对 $ y $ 积分:
\[ \int_{0}^{\frac{1}{2}} 6y(1-y) \, dy = 6 \left[ \frac{y^2}{2} - \frac{y^3}{3} \right]_{0}^{\frac{1}{2}} = 6 \left( \frac{1}{8} - \frac{1}{24} \right) = 6 \times \frac{1}{12} = \frac{1}{2} \]
因此,概率为:
\[ \boxed{\frac{1}{2}} \]
解析
本题考查二维随机变量的概率计算,解题思路是根据联合概率密度函数,通过对指定区域进行二重积分来计算概率。
已知二维随机变量$X$,$Y$的联合概率密度为$f(x,y)=\begin{cases}6(1 - y),&0 < x < y < 1\\0,&\text{其它}\end{cases}$,要求$P(X < \frac{1}{2},Y < \frac{1}{2})$,需要在区域$0 < x < y < \frac{1}{2}$上对联合概率密度函数$f(x,y)$进行二重积分。
- 首先确定积分表达式:
- 根据二维随机变量概率的计算公式$P((X,Y)\in D)=\iint_{D}f(x,y)dxdy$,这里$D$为$0 < x < y < \frac{1}{2}$,所以$P(X < \frac{1}{2},Y < \frac{1}{2})=\int_{0}^{\frac{1}{2}}\int_{0}^{y}6(1 - y)dxdy$。
- 然后对$x$进行积分:
- 对于$\int_{0}^{y}6(1 - y)dx$,因为$6(1 - y)$与$x$无关,可将其看作常数提到积分号外,根据积分公式$\int_{a}^{b}kdx=k(b - a)$($k$为常数),则$\int_{0}^{y}6(1 - y)dx=6(1 - y)\int_{0}^{y}dx=6(1 - y)\cdot x\big|_{0}^{y}=6y(1 - y)$。
- 最后对$y$进行积分:
- 对于$\int_{0}^{\frac{1}{2}}6y(1 - y)dy$,先将被积函数展开$6y(1 - y)=6y-6y^{2}$。
- 根据积分公式$\int x^{n}dx=\frac{x^{n + 1}}{n+1}+C(n\neq - 1)$,则$\int_{0}^{\frac{1}{2}}(6y - 6y^{2})dy=6\int_{0}^{\frac{1}{2}}y dy-6\int_{0}^{\frac{1}{2}}y^{2}dy$。
- $6\int_{0}^{\frac{1}{2}}y dy=6\times\frac{y^{2}}{2}\big|_{0}^{\frac{1}{2}} = 3y^{2}\big|_{0}^{\frac{1}{2}}=3\times(\frac{1}{2})^{2}-3\times0^{2}=\frac{3}{4}$。
- $6\int_{0}^{\frac{1}{2}}y^{2}dy=6\times\frac{y^{3}}{3}\big|_{0}^{\frac{1}{2}} = 2y^{3}\big|_{0}^{\frac{1}{2}}=2\times(\frac{1}{2})^{3}-2\times0^{3}=\frac{1}{4}$。
- 所以$\int_{0}^{\frac{1}{2}}6y(1 - y)dy=\frac{3}{4}-\frac{1}{4}=\frac{1}{2}$。