题目
5.设随机变量X的概率密度为-|||-f(x)= .

题目解答
答案

解析
步骤 1:求Y的概率密度函数
首先,我们注意到Y的定义域为 $1\leq Y\leq 2$,因为 $Y={X}^{2}+1$,而X的取值范围是 $-1\lt x\lt 1$。因此,Y的最小值为1(当X=0时),最大值为2(当X=±1时)。
步骤 2:计算Y的概率密度函数
为了求Y的概率密度函数,我们使用变换法。对于给定的Y值,我们有 $Y={X}^{2}+1$,从而 $X=\pm\sqrt{Y-1}$。由于X的概率密度函数为 $f(x)=|x|$,我们需要考虑X的两个可能值,即正负根。因此,Y的概率密度函数为:
${f}_{Y}(y)=\sum_{i}f(x_i)\left|\frac{dx_i}{dy}\right|$
其中,$x_i$是Y的逆函数,$\frac{dx_i}{dy}$是逆函数的导数。对于Y,我们有两个逆函数,$x_1=\sqrt{y-1}$和$x_2=-\sqrt{y-1}$,它们的导数都是$\frac{1}{2\sqrt{y-1}}$。因此,我们有:
${f}_{Y}(y)=f(\sqrt{y-1})\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|+f(-\sqrt{y-1})\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|$
由于$f(x)=|x|$,我们有$f(\sqrt{y-1})=\sqrt{y-1}$和$f(-\sqrt{y-1})=\sqrt{y-1}$。因此,${f}_{Y}(y)=\sqrt{y-1}\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|+\sqrt{y-1}\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|=1$,对于$1\lt y\lt 2$。
步骤 3:计算概率 $P\{ -1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}$
由于Y的定义域为 $1\leq Y\leq 2$,$P\{ -1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}$实际上等价于$P\{ 1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}$。因此,我们只需要计算Y在1和3/2之间的概率,即:
$P\{ 1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}=\int_{1}^{\frac{3}{2}}{f}_{Y}(y)dy=\int_{1}^{\frac{3}{2}}1dy=\frac{3}{2}-1=\frac{1}{2}$。
首先,我们注意到Y的定义域为 $1\leq Y\leq 2$,因为 $Y={X}^{2}+1$,而X的取值范围是 $-1\lt x\lt 1$。因此,Y的最小值为1(当X=0时),最大值为2(当X=±1时)。
步骤 2:计算Y的概率密度函数
为了求Y的概率密度函数,我们使用变换法。对于给定的Y值,我们有 $Y={X}^{2}+1$,从而 $X=\pm\sqrt{Y-1}$。由于X的概率密度函数为 $f(x)=|x|$,我们需要考虑X的两个可能值,即正负根。因此,Y的概率密度函数为:
${f}_{Y}(y)=\sum_{i}f(x_i)\left|\frac{dx_i}{dy}\right|$
其中,$x_i$是Y的逆函数,$\frac{dx_i}{dy}$是逆函数的导数。对于Y,我们有两个逆函数,$x_1=\sqrt{y-1}$和$x_2=-\sqrt{y-1}$,它们的导数都是$\frac{1}{2\sqrt{y-1}}$。因此,我们有:
${f}_{Y}(y)=f(\sqrt{y-1})\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|+f(-\sqrt{y-1})\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|$
由于$f(x)=|x|$,我们有$f(\sqrt{y-1})=\sqrt{y-1}$和$f(-\sqrt{y-1})=\sqrt{y-1}$。因此,${f}_{Y}(y)=\sqrt{y-1}\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|+\sqrt{y-1}\left|\frac{1}{2\sqrt{y-1}}\right|=1$,对于$1\lt y\lt 2$。
步骤 3:计算概率 $P\{ -1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}$
由于Y的定义域为 $1\leq Y\leq 2$,$P\{ -1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}$实际上等价于$P\{ 1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}$。因此,我们只需要计算Y在1和3/2之间的概率,即:
$P\{ 1\lt Y\lt \dfrac {3}{2}\}=\int_{1}^{\frac{3}{2}}{f}_{Y}(y)dy=\int_{1}^{\frac{3}{2}}1dy=\frac{3}{2}-1=\frac{1}{2}$。