第10题
若二维随机变量 $(X,Y)$ 的联合分布律如下表,其中 $a_i,b_j$ 未知。
(1) 计算 $a_i,b_j$ 的值;
(2) 计算条件分布律 $P\{Y=k|X=2\}$ 的值;
(3) 求 $U=\max\{X,Y\}$ 的分布律;
(4) 计算 $E(X), E(Y), E(XY)$;
(5) 问 $X,Y$ 是否不相关,是否相互独立?
(1) 计算 $a_i,b_j$ 的值;
(2) 计算条件分布律 $P\{Y=k|X=2\}$ 的值;
(3) 求 $U=\max\{X,Y\}$ 的分布律;
(4) 计算 $E(X), E(Y), E(XY)$;
(5) 问 $X,Y$ 是否不相关,是否相互独立?
答案
(1) $a_1=0.05,a_2=0.1,a_3=0.2,b_1=0.5,b_2=0.5,b_3=0.3,b_4=0.25$;
(2) $P\{Y=2|X=2\}=3/5, P\{Y=4|X=2\}=2/5$;
(3) $P\{U=2\}=0.5, P\{U=4\}=0.5$;
(4) $E(X)=0.2, E(Y)=3, E(XY)=0.8$;
(5) $X,Y$ 相关且不独立
(2) $P\{Y=2|X=2\}=3/5, P\{Y=4|X=2\}=2/5$;
(3) $P\{U=2\}=0.5, P\{U=4\}=0.5$;
(4) $E(X)=0.2, E(Y)=3, E(XY)=0.8$;
(5) $X,Y$ 相关且不独立
📖 前置知识梳理
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题型:二维离散型 $(X,Y)$ 相关问题。核心思路:(1)利用联合分布律与边缘分布律的性质(行和、列和)求未知参数;(2)条件分布律直接用条件概率公式 $P\{Y=k|X=2\}=\frac{P\{X=2,Y=k\}}{P\{X=2\}}$;(3)求 $\max\{X,Y\}$ 的分布律推荐使用矩阵法,将所有 $(X,Y)$ 取值点及其概率列成一行,再逐行计算 $U$ 和 $XY$ 的值,最后合并同类项,这种方法不易出错;(4)计算 $E(XY)$ 可以直接用 $XY$ 的分布律,也可以用联合分布律直接求;(5)不相关与独立的关系:独立 $\Rightarrow$ 不相关,但不相关 $\not\Rightarrow$ 独立。验证独立性时只需找到一个反例即可否定。注意:验证不相关用 $E(XY)=E(X)E(Y)$,验证独立需要验证所有8个等式(或找一个反例)。
📋 解题步骤
1
求 $a_i,b_j$
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利用联合分布律与边缘分布律的性质:
$a_2=0.1$(第一列:$0.2+a_2=0.3$);$a_1=0.05$(第二列:$a_1+0.1=0.15$);
$b_1=0.5$(第一行和);$b_2=0.5$(总和为1);$a_3=0.2$(第二行:$0.1+0.1+a_3+0.1=0.5$);
$b_3=0.3$(第三列);$b_4=0.25$(第四列)。
$a_2=0.1$(第一列:$0.2+a_2=0.3$);$a_1=0.05$(第二列:$a_1+0.1=0.15$);
$b_1=0.5$(第一行和);$b_2=0.5$(总和为1);$a_3=0.2$(第二行:$0.1+0.1+a_3+0.1=0.5$);
$b_3=0.3$(第三列);$b_4=0.25$(第四列)。
2
条件分布律 $P\{Y=k|X=2\}$
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$P\{Y=k|X=2\}=\frac{P\{X=2,Y=k\}}{P\{X=2\}}=\frac{P\{X=2,Y=k\}}{0.25}$
$P\{Y=2|X=2\}=\frac{0.15}{0.25}=\frac{3}{5}$;$P\{Y=4|X=2\}=\frac{0.1}{0.25}=\frac{2}{5}$
$P\{Y=2|X=2\}=\frac{0.15}{0.25}=\frac{3}{5}$;$P\{Y=4|X=2\}=\frac{0.1}{0.25}=\frac{2}{5}$
3
$U=\max\{X,Y\}$ 的分布律
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列出所有8个 $(X,Y)$ 组合的 $U=\max\{X,Y\}$ 及概率,合并同值得:$P\{U=2\}=0.5, P\{U=4\}=0.5$。
4
计算 $E(X), E(Y), E(XY)$
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$E(X)=(-2)(0.3)+0(0.15)+1(0.3)+2(0.25)=0.2$
$E(Y)=2(0.5)+4(0.5)=3$
$E(XY)=(-8)(0.1)+(-4)(0.2)+0(0.15)+2(0.1)+4(0.35)+8(0.1)=0.8$
$E(Y)=2(0.5)+4(0.5)=3$
$E(XY)=(-8)(0.1)+(-4)(0.2)+0(0.15)+2(0.1)+4(0.35)+8(0.1)=0.8$
5
相关性与独立性
▼
$E(XY)=0.8 \neq E(X)E(Y)=0.2\times3=0.6$,故 $X,Y$ 相关(不是不相关)。
取反例:$P\{X=-2,Y=2\}=0.2 \neq P\{X=-2\}P\{Y=2\}=0.3\times0.5=0.15$,故 $X,Y$ 不相互独立。
取反例:$P\{X=-2,Y=2\}=0.2 \neq P\{X=-2\}P\{Y=2\}=0.3\times0.5=0.15$,故 $X,Y$ 不相互独立。
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