1.20 已知随机变量X的概率密度为f_(X)(x),令Y=-2X,则Y的概率密度f_(Y)(y)为()A. 2fX(-2y)B. fX(-(y)/(2))C. -(1)/(2)f_(X)(-(y)/(2))D. (1)/(2)f_(X)(-(y)/(2))
A. $2fX(-2y)$
B. $fX(-\frac{y}{2})$
C. $-\frac{1}{2}f_{X}(-\frac{y}{2})$
D. $\frac{1}{2}f_{X}(-\frac{y}{2})$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查随机变量函数的概率密度变换,涉及变量变换法或分布函数法的应用,重点在于正确处理变量替换后的导数绝对值。
解题核心思路:
- 确定变量关系:由 $Y = -2X$ 得 $X = -\frac{Y}{2}$,建立 $X$ 与 $Y$ 的对应关系。
- 应用概率密度变换公式:利用公式 $f_Y(y) = f_X(g^{-1}(y)) \cdot \left| \frac{d}{dy}g^{-1}(y) \right|$,其中 $g^{-1}(y) = -\frac{y}{2}$,计算导数并取绝对值。
- 符号处理:注意变量替换时的不等式方向变化(如分布函数法中),但最终概率密度为非负值,需确保结果正确。
破题关键点:
- 导数绝对值:变量变换后的导数绝对值是 $\frac{1}{2}$,而非直接取负号。
- 函数代入:将 $X$ 表示为 $Y$ 的函数后代入原概率密度,注意符号和缩放比例。
变量变换法推导
-
建立变量关系
由 $Y = -2X$,解得 $X = -\frac{Y}{2}$,即 $g^{-1}(y) = -\frac{y}{2}$。 -
计算导数绝对值
$\left| \frac{d}{dy} \left( -\frac{y}{2} \right) \right| = \left| -\frac{1}{2} \right| = \frac{1}{2}$ -
代入变换公式
$f_Y(y) = f_X\left( -\frac{y}{2} \right) \cdot \frac{1}{2}$
分布函数法验证
-
定义分布函数
$F_Y(y) = P(Y \leq y) = P(-2X \leq y) = P\left( X \geq -\frac{y}{2} \right)$ -
转化为 $X$ 的分布函数
$F_Y(y) = 1 - F_X\left( -\frac{y}{2} \right)$ -
对 $y$ 求导
$f_Y(y) = \frac{d}{dy} \left[ 1 - F_X\left( -\frac{y}{2} \right) \right] = \frac{1}{2} f_X\left( -\frac{y}{2} \right)$
结论:两种方法均得 $f_Y(y) = \frac{1}{2} f_X\left( -\frac{y}{2} \right)$,对应选项 D。