二维随机变量的独立性
第三章 第二节 二维随机变量的独立性
§3.2 二维随机变量的独立性与条件分布1`二维随机变量的独立性定义3.2.1 设(,),(),()X Y F x y F x F y 依次为(,),,X Y X Y 的分布函数,若对任意实数,x y 都有(,)()()X Y F x y F x F y =则称两个随机变量X 与Y 相互独立.(1) 离散型随机变量的独立性定义3.2.2如果(X,Y )是二维离散型随机变量,如果对于它们的任意一对取值i x 及j y ,对(X ,Y )的任意一对取值(),i j x y ,都有{,} {} { } i j i j P X x Y y P X x P Y y ===== i ,j =1,2,… (3.2.2) 则称离散型随机变量X 和Y 是独立的。
例3.2.1例3.1.1中两个随机变量X 与Y 是相互独立吗? 解 由例3.1可得2222210,,,915p p p ⋅⋅===显见22 2..2,p p p ≠⋅因此X 与Y 不独立.(2) 连续型随机变量的独立性定义3.2.3 如果(X,Y )是二维连续型随机变量,其联合概率密度为p (x,y ),则X 与Y 也都是连续型随机变量,它们的概率密度分别为(),()X Y p x p y , 若对任意实数,x y 都有(,) (),()X Y p x y p x p y = 则称连续型随机变量X 和Y 是独立的。
例3.2.2本章第一节例3.2中随机变量X,Y 的边缘概率密度分别为p X (x )=⎰+∞∞-p (x,y )dy=2()2042, 0,0, x y x edy e x +∞-+-⎧=≥⎪⎨⎪⎩⎰其它.p Y (y )=⎰+∞∞-p (x,y )dx=2()2y 04x 2, y 0,0, x y ed e +∞-+-⎧=≥⎪⎨⎪⎩⎰其它.显然有 p (x,y )=p X (x )·p Y (y ), 所以X,Y 相互独立。
二维随机变量独立性的研究
第3 9 卷第 4期
J l f 0 r l i t i e s ・ Nat u r a l S c i e n c e E d i t i o n o u r n a o f S o u t h wes tUn i ver s i t y Na t i o na
分布 矩 阵 :
Pl 1 P1 2 P2 1 P2 2
Pl , … P2 j 。 ’ ‘
● ● ● ● ● ●
P1 . P. 1
P1 . P. 2
1 .
,
…
P2 . P. 1 Pz . P. 2
● ● ●
P 2 . p . j …
j = l i = 1
是 :对 一
,有 Pu=P i . P
, =1 , 2 , ….
2 主要结果
为了下文更加方便地叙述问题, 首 先给出本文用到的一些重要概念.
定义 1 设 ( , 】 , ) 是二维离散型随机变量, 其联合分布律 P =J F ) ( =x i , Y=Y j )f , . , :1 , 2 , … 可以用下
● ● ● ● ● ●
A= Pi l Pi z
J f , “ …
西 南民族 大
报
‘
自然
学版
J u 1 .2ol 3
d o i : l 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 3 - 4 2 7 1 . 2 0 I 3 . 0 4 . I 3
二维 随机 变量独立性 的研 究
《概率学》3.2_3.3二维随机变量的边缘分布及独立性
连续型
f (x, y)
第三章 多维随机变量及其分布
(X,Y)边缘分布
FX(x) = F(x,+∞) F Y(y) = F(+∞, y)
pi .=P{X= xi}= pij i=1, 2, ..., j 1
p.j=P{Y= yj}= pij j=1, 2, ..., i 1
连续型 f (x, y)
第三章 多维随机变量及其分布
(X,Y)边缘分布
FX(x)=(
)
F Y(y) =(
)
pi .=P{X= xi}(=
)
p.j=P{Y= yj}=(
)
f X ( x) (
)
fY ( y) (
)
作答
1
8
山东农业大学公共数学系概率统计课程组 版权所有
第2节 二维随机变量的边缘分布
第三章 多维随机变量及其分布
f X (x)
f (x, y)dy
fY ( y)
f (x, y)dx
1
7
山东农业大学公共数学系概率统计课程组 版权所有
主第观2节题二维随2机分变量的填边缘空分布 填空
( X, Y )联合分布 一般 F(x,y)= P{X ≤ x,Y≤y}
离散型 P{X=xi ,Y=y j}= pi j
i, j=1, 2, ...,
1
2
fX (x)
f (x, y)dy
1
exp{ 1 (u2 2u v2)}dv
21 1 2
2(1 2)
1
u2
e2
1
exp{ (v u)2 }dv
2 1
2 1 2
2(1 2)
2.4 概率论——二维随机变量的独立性
y
FY ( y) F(, y) [ f ( x, v)dx]dv,
故X,Y 的 边缘密度函数为:
fX ( x) FX ( x)
f ( x, y)dy,
fY ( y) FY ( y)
f ( x, y)dx,
例2:设(X,Y)服从下列区域上的二维均匀分布,
试求X,Y的边缘概率密度。
y
(1)D ( x, y) | 0 x 2,0 y 1 1
2.4 二维随机变量的独立性
一、二维随机变量的边缘分布
随机向量( X ,Y )中, X ,Y的分布分别称为关于X、Y的 边缘分布。X, Y的分布函数 FX ( x), FY ( y) 称为边缘分布函数。
巳知 (X, Y) 的联合分布函数为 F(x, y), 则易知:
FX x PX x PX x,Y F x, FY y PY y PX ,Y y F , y
次击中目标所进行的射击次数,以 Y 表示总共进行 的射击次数 . 试求 X 和 Y 的联合分布及条件分布.
解 依题意,{Y=n} 表示在第n次射击时击中目 标 , 且在前n-1次射击中有一次击中目标. {X=m} 表 首次击中目标时射击了m次 .
1 2 ……m…………. n-1 n
n次射击 击中
击中
j
P{[( X xi ) (Y y j )]}
j
P{X xi ,Y y j }
j
pij pi• (i 1,2, ) j
同理,Y的边缘分布
P{Y y j } pij p• j i
( j 1,2, )
XY
x1 x2 xi
p• j
y1 y2 y j pi•
p11 p12 p1 j p1•
暂时固定
二维随机变量的相互独立性
f(x, y)=fX(x) fY(y) 几乎处处成立(即: 在平面上除去“面积”为零的集合以外, 处处成立).
➢ 因为随机变量是随机事件的量化指标,因此在判断随机 变量X与Y是否相互独立时,仍可以像判断随机事件的独 立性一样,根据问题的实际意义去判定.
概率论与数理统计
9
❖ 3.连续型随机变量的独立性 1.概念
判断随机变量X与Y是否相互独立.
➢ 解 (2) 不放回摸球, 分布律如表:
P( X 0,Y 0) P( X 0)P(Y 0)
故采用无放回抽取时,可判定
X与Y不是相互独立的,这也
与实际意义一致.
概率论与数理统计
8
❖ 3.连续型随机变量的独立性 1.概念
➢ 定理3.6.2 设二维连续型随机变量(X, Y) 的概率密度为 f(x, y), fX(x), fY(y) 分别为(X, Y) 的边缘概率密度, 则X和Y 相互独立等价于
1, 第一次摸出白球, 1, 第二次摸出白球, X 0, 第一次摸出黑球, Y 0, 第二次摸出黑球.
判断随机变量X与Y是否相互独立.
➢ 解 利用古典概型的方法求其
联合分布律及边缘分布律,
根据分布律的结果判断独立性.
(1) 有放回摸球,分布律如下:
概率论与数理统计
6
❖ 2.离散型随机变量的独立性 1.概念
即X 和Y 相互独立.
概率论与数理统计
4
❖ 2.离散型随机变量的独立性 1.概念
➢ 设离散型随机变量(X, Y)的联合分布律、边缘分布律分别为
P( X xi ,Y y j ) pij , P( X xi ) pi , P(Y y j ) p• j
关于离散型随机变量X, Y的相互独立性,有如下的判别法. ➢ 定理3.6.1 离散型随机变量X与Y相互独立的充要条件是:
二维随机变量独立性的判定定理
( 湛江广播 电 ' 视大学, 广东湛江,5 2 4 0 0 5 )
【 摘 要】二维随机变 量及其分布 是概 率论 与数理统计课程 的难点和重点。 已有 的二维随机变量判定定理判断随机变
量的独立性,必须 求出边缘分布律 ,有 时计算会 比较复杂,另有的两个判定定理更为简明直接 ,可 以参考应用。 【 关键词】 独立性 ;直接判别法 ;二维随机 变量 ;判定定理 I 中 图分类号 l O 2 1 1 . 5 I 文献标识 码l A 【 文章编号 l 2 0 9 5 -9 3 2 x( 2 0 1 5 )0 2 -0 1 1 1 -0 2
【 收稿 日 期l 2 0 1 5 — 0 3 —0 6 【 作者简介】徐 幼学 ( 1 9 5 7 -), 男 ,江西临川人 ,湛江广播 电视大学讲师。
广东开 放大学学 报
( 第 2 4卷 总第 1 1 1期)
2 0 1 5 年第 3 期
= g ) £ ;  ̄ g ( x ) h ( y ) d x d y = g ) £ £ 厂 、 y ) d x d y
P ( 2 ,0 ) = = × , P ( 2 ,1 ) = = ×
( 3 ) 肚
叫
且 + ; , ; = 1 , + =
O l 2 1 / 1 2 1 / 4
由定理 四知 , X与Y独立 。
1 1 / 6 1 / 2 P
总第 1 1 1期
S u m N o .1 1 1
广东开放大学学报
J0URNAL OF OPEN UNI VERSI TY O F GUANGDONG
2 0 1 5 年 第 3 期
N o . 3 . 2 01 5
二维随机变量独立性分析及教学案例设计
二维随机变量独立性分析及教学案例设计
贺方超;陈金玉;汪慧
【期刊名称】《科教导刊》
【年(卷),期】2022()27
【摘要】随机变量独立性分析是本科概率统计课程中的重要知识点。
本文首先回顾了二维随机变量独立性的三个性质,接着通过对一道课堂例题结果的观察与思考,从矩阵及向量线性相关的角度给出了二维离散型随机变量相互独立条件下的两个定理,并进一步将二维随机变量独立性的性质推广到连续型的情形。
最后,为使该性质得到更好的理解和运用,将其融入实际问题的求解中,以激发学生的数学思维,从整体掌握三个定理的应用。
【总页数】4页(P136-139)
【作者】贺方超;陈金玉;汪慧
【作者单位】湖北工业大学理学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642;O211.5-4
【相关文献】
1.二维随机变量独立性度量及其在独立分量分析中的应用
2.二维随机变量独立性的判定定理
3.二维连续型随机变量独立性的判定
4.二维正态随机变量的线性组合的独立性
5.关于二维随机变量独立性问题的探讨
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二维连续型随机变量独立性的判定
般地 , 称 n个 随机 变量 的整 体 X = ( X , X , …, X )为 n维 随机 变 量或 n维 随机 向量 。
F( , ) =P{ F x ( )=P{ }= P{ , y } , Y <+∞} ,
定义 2 … 设 ( , y )是二 维 随机变 量 , 对 任 意实数 , Y , 二元 函数
,
y =
{ L : O , ‘ , ’ 姜 其 它 ∈ 。 ,
h 2
,
与l , 的边 缘概率 密度 分别 为 i x (
L 0 , 其它
。
舳
先证 明必 要性 :
= h 3
L 0 , 其它
设 与 l , 相 互独 立 , 即
摘
要: 给 出了二 维连 续型 随机 变量 独立性 的一个判定定理、 两个推论 , 并举例说 明用此结论判 断二维连 续型随机
变量的独立性时 , 不 需要 计 算边 缘 密度 函数 , 只 从 联 合 概 率 密度 的 形 式 上 就 能 判 断 出 X 与 y的 独 立 性 。
关键词 : 二 维 连 续 型 随 机 变量 ; 独立性 ; 判 定
判 断 二 维 连 续 型 随 机 变 量 的独 立 性 通 常 是 先 求 出 其 边 缘 密 度 函 数 , 然后利 用等 价条件 , ( , Y )=
( ) ( Y ) 来判断。 计 算 边缘 密度 函数 ( ) ( y ) 需要 用 到积分 的知识 , 这对 于有 些学 生来 说有 一定 难 度, 下 面介 绍一 种 简单方 法 只要从 l 厂 ( , Y )的形 式就 能判 断 出二维 连续 型 随机 变 量 的独 立性 。
第2 5卷
第 4期
第三节二维随机变量的独立性
例1. 设( X,Y )的分布律为 X Y 0 1 0 0.3 0.3
所以00..33
(0.15 (0.15Fra biblioteka) b)
0.15, 0.15.
a 0.35, b 0.35.
例3
设(
X,Y
)~60e,(
2
x
3
y
)
,
x 0, y 其它.
0,
试问X与Y是否独立?
解 : 当x 0时,f X ( x) 0,
当x 0时,f X ( x)
6e(2 x3 y)dy
FX ( x) P{X x} P{ X x,Y
同理有,FY
(
y)
lim F ( x,
x
y).
}
lim F ( x,
y
y).
记 pi. pij , p. j pij ,
j1
i 1
则称pi.(i 1,2,),p. j ( j 1,2,)分别为( X,Y )关于X,Y
的边缘分布.
设(X, Y)~f (x, y), (x, y)R2, 则称
例2. 设( X,Y )的分布律为 且X与 Y独立,求a,b.
XY 1 2 0 0.15 0.15 1 ab
例2. 设( X,Y )的分布律为 且X与 Y独立,求a,b.
XY 1 2 0 0.15 0.15 1 ab
解: 因为
XY 1
2
pi .
0 0.15 0.15 0.3
二维随机变量相互独立的充要条件
二维随机变量相互独立的充要条件一、引言随机变量是概率论和数理统计中的基本概念,而二维随机变量则是指由两个随机变量组成的随机向量。
在实际问题中,常常需要研究二维随机变量之间的关系,其中一个重要的问题就是如何判断二维随机变量是否相互独立。
本文就二维随机变量相互独立的充要条件进行详细介绍。
二、定义设 $(X,Y)$ 是一个二维随机变量,$F_{X}(x)$ 和 $F_{Y}(y)$ 分别是 $X$ 和 $Y$ 的分布函数,$f_{X}(x)$ 和 $f_{Y}(y)$ 分别是$X$ 和 $Y$ 的概率密度函数。
若对于任意的 $x,y$,有$$F_{XY}(x,y)=F_{X}(x)F_{Y}(y)$$或者$$f_{XY}(x,y)=f_{X}(x)f_{Y}(y)$$则称 $(X,Y)$ 是相互独立的。
三、充要条件二维随机变量相互独立的充要条件有两种形式,分别是基于分布函数和概率密度函数的充要条件。
1. 基于分布函数的充要条件设 $(X,Y)$ 是一个二维随机变量,$F_{X}(x)$ 和 $F_{Y}(y)$ 分别是 $X$ 和 $Y$ 的分布函数,则 $(X,Y)$ 相互独立的充要条件是$$F_{XY}(x,y)=F_{X}(x)F_{Y}(y)$$其中 $F_{XY}(x,y)$ 是 $(X,Y)$ 的联合分布函数。
2. 基于概率密度函数的充要条件设 $(X,Y)$ 是一个二维随机变量,$f_{X}(x)$ 和 $f_{Y}(y)$ 分别是 $X$ 和 $Y$ 的概率密度函数,则 $(X,Y)$ 相互独立的充要条件是$$f_{XY}(x,y)=f_{X}(x)f_{Y}(y)$$其中 $f_{XY}(x,y)$ 是 $(X,Y)$ 的联合概率密度函数。
四、举例说明为了更好地理解二维随机变量相互独立的充要条件,下面举一个例子。
设 $(X,Y)$ 是一个二维随机变量,它的概率密度函数为$$f_{XY}(x,y)=\begin{cases}x+y,&0\leq x\leq 1,0\leq y\leq1\\0,&\text{其他}\end{cases}$$我们需要判断 $(X,Y)$ 是否相互独立。
3.4 二维随机变量的独立性
对离散性和连续性随机变量,也可利用其分布律 与概率密度来判定独立性.
(1) 若(X,Y)是离散型随机变量,则 X与Y相互独立的充要条件是:对(X,Y)的所有可能
取值 ( xi , yj ) ,有
P{ X xi ,Y y j } P{ X xi } P{Y y j }
(2) 若(X,Y)是连续型随机变量,则 X与Y相互独立的充要条件是:
3.4 二维随机变量的独立性
回顾:事件A与B独立性 P(AB)=P(A)P(B)
定义3.4.1 设二维随机变量(X,Y),若对任意的x, y 有
P{X x,Y y} P{X x} P{Y y},
即
F ( x, y) FX ( x) FY ( y),
则称随机变量X与Y是相互独立的.
解一
P{|X-Y|≤5}= P{-5≤X-Y≤5}
1 45 x5
[
dy]dx
15 x5 1800
1 6
1 45 60
P{X<Y}= [
dy]dx
15 x 1800
1 2
解二 P{|X-Y|≤5}
1
dxdy
|XY|5 1800
被积函数为常数, 1
直接求面积
作业 习题册: 3.3节:P24: 3; 3.4节:P25: 2,3,6
,15
30
x
45,
fY ( y)
1 ,0 60
y
60
0, 其它
0, 其它
由于X与Y相互独立,故
f ( x, y) 18100,15 x 45, 0 y 60, 0, 其它
二维随机变量独立性的判定及其应用
天 津 师 范 大 学 学 报 .1999,19(3):10-11. [2] 汪建均.随机变量独立性的简易判别法[J].数学理 论
解 存在非负Lebesgue可积函数h(x)=2x,0
与 应 用 .2005,25(1):71-73.
或边缘分布函数和 边 缘 概 率 密 度 函 数,才 能 判 断
X 与Y 的独立性,而一般 情 况 下 求 边 缘 分 布 函 数 或边 缘 概 率 密 度 函 数 是 较 麻 烦 的,于 是 文 献
[1-4]给出了二维随机变量相 互 独 立 的 几 个 简 易 的判定定理。
4 简易判别法 对于二维 离 散 型 随 机 变 量 (X,Y)的 联 合 分
60
定理3 设二维连续型随机变量(X,Y)的联 合概率密度函 数 为 f(x,y),关 于 X,Y 的 边 缘 概 率密度函数分别为fX (x),fY (y),则随机变量 X, Y 相互独立的充要条件是:对任意实数x和y 都有 f(x,y)=fX (x)·fY (y)
上述几种方法必须求出随机变量的分布函数
3 0.062 0.128 0.007 0.928 智力因素
4 0.216 0.245 0.872 -0.081 自信程度
5 0.918 -0.104 0.166 -0.063 经验
6 0.863 0.099 0.259 0.004 应变能力
7 0.216 -0.242 0.863 0.001 理解力
8 0.917 0.206 0.087 -0.051 交际能力
9 0.083 0.852 -0.052 0.212 诚实
10 0.798 0.352 0.161 -0.049 理想和抱负
二维连续型随机变量相互独立的充要条件
二维连续型随机变量相互独立的充要条件
二维连续型随机变量相互独立的充要条件是指,给定两个随机变量X和Y,它们的联合概率密度函数为f(x, y),如果满足以下条件,则称X和Y是相互独立的:
1. 边缘概率密度函数独立:X和Y的边缘概率密度函数分别为f_X(x)和f_Y(y),如果f(x, y)可以表示为f_X(x)乘以f_Y(y)的形式,即 f(x, y) = f_X(x) * f_Y(y),则X 和Y相互独立。
2. 条件概率密度函数独立:对于任意的实数a和b,如果f(x,y)不等于0,那么
条件概率密度函数满足以下条件:f_X|Y(x|y) = f_X(x) 和 f_Y|X(y|x) = f_Y(y)。
其中,f_X|Y(x|y)表示在给定Y=y的条件下,随机变量X的条件概率密度函数。
需要注意的是,这里的相互独立是指X和Y的取值之间没有任何关联,即对
于任意的x和y,知道了X的取值并不能提供任何关于Y的信息,反之亦然。
通过满足上述两个条件,我们可以判断二维连续型随机变量X和Y是否相互
独立。
这种相互独立的情况在概率统计学中是非常重要的,它简化了许多计算和分析的过程,为数理统计学的应用提供了基础。
概率论第三章-随机向量的独立性
f X ( x) =
1 e 2π σ 1
−
( x − µ 1 )2
2 2σ 1
fY ( y ) =
2π σ 2
1
−
( y − µ 2 )2
2 2σ 2
e
X~ N(µ1,σ12 ) , (
Y~ N(µ2,σ22 ) (
二维正态随机向量( 二维正态随机向量(X,Y)的两个分量独立的充要条件是 )
ρ= 0
P {X ≤ a , X ≤ b} = P {X ≤ a}P { X ≤ b}
对所有实数对(a, b) 均成立. 对所有实数对( 均成立. 随机事件{ 有下述关系: 2) 随机事件{ X≤a } 与{︱X︱ ≤a } 有下述关系:
{X
从而
≤ a} = {− a ≤ X ≤ a} ⊂ {X ≤ a}
P{ X ≤ a , X ≤ a } = P{ X ≤ a }
维随机变量X 相互独立, 维随机变量 例如3维随机变量 1 ,X2 ,X3 相互独立,则 X12 , X22 , X32 也相互独立 相互独立. X1 +X2与X3也相互独立 相互独立. sinX1 与X3也相互独立. 相互独立.
X1 +X2与X1 -X2 不一定相互独立. 不一定相互独立
随机变量的独立性本质上 是事件的独立性
FX ( x) FY ( y )
∀ i, j
1) 对于离散型的随机变量,X与Y相互独立的充要条件为:
P{ X = xi , Y = y j } = P{ X = xi } ⋅ P {Y = y j }
2) 对于连续型的随机变量, X与Y相互独立的充要条件为:
f ( x , y ) = f X ( x) fY ( y ) 几乎处处成立。
3.4二维随机变量的独立性
f ( x , y ) f X ( x ) fY ( y )
则称X与Y相互独立。
证明:若 ( X ,Y ) ~ N ( μ1 , μ2 , σ12 , σ 22 , ρ) 则
X与Y相互独立
0
f ( x, y ) f X ( x ) fY ( y )
2 y μ2 x μ1 y μ2 2 ρ σ2 σ1 σ2
将其余数值 填入空白处.
X
Y
y1
1 24 1 8 1 6
y2
1 8 3 8 1 2
y3
1 12 1 4 1 3
P X xi pi
1 4 3 4 1
x1 x2
P Y y j p j
二、二维连续型随机变量的独立性 定义3.4.2 设(X,Y)为二维连续型随机变量, 如果对任意的实数 x 和 y 都有
X
Y
y1
p11 p21 pi 1
y2 ...
p12 ... p22 ... pi 2 ...
yj
p1 j p2 j pij
x1 x2 xi Y
... X ... p1
... ...
p 2 pi
p1
p2 pபைடு நூலகம் j
例 设随机变量 X 与 Y 独立, 下表列出二维随机变量 ( X , Y ) 的联合分布律 及边缘分布律 的部分数值,
证明:X与Y相互独立
f ( x, y ) f X ( x ) fY ( y )
1 2πσ1σ 2 1 ρ
2
e
1 2(1 ρ2 )
x μ1 σ1
2
1 2πσ1
二维离散型随机变量独立性判别定理及应用
收 稿 日期: 0 0 0 .6 2 1 —2 1
作 者简 介:彭
刚(95 ,男,湖南 常德人 ,广东岭 南 职业技 术学 院讲 师 . 要研究 方 向:不确 定性 理论 16 一) 主
2 4
湖南理 T学 院学报( 自然科学 版)
第2 3卷
=( il ,2…, p , = ( 1 2…, j…) PP , p , …) , , P , , P p
V0 .3 NO 2 1 . 2
J n2 1 u .0 0
二 维 离 散 型 随机 变 量 独 立性 判别 定 理及 应 用
彭 刚 ,禹辉 煌 2
(.广东岭南 职业 技术学院,广州 5 0 6 ; .湖南理工学院 数学学 院,湖南 岳阳 4 4 0 ) 1 16 3 2 10 6 摘 要:给 出了二维 离散型随机 变量相互独立与否的判定定理及几个推论,并对推论进 行 了简单应用
文 献标 识码 : A 文章 编 号 :6 25 9 (0 00 .0 30 17 .2 82 1)20 2 .3
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令 x=1 , y=2 , f (1, 2 ) fX ( 1) fY (2 ),
1
1 1
பைடு நூலகம்
2 12 1 2 2 1 2 2
=0.
1/2
4/20 2/20 4/20
问X与Y相互独立吗?
pij pi• p• j
解: 设(X,Y)的边缘分布律为
Y
x
-1 0
2
pi.
1/2 2/20 1/20 2/20 1/4
1 2/20 1/20 2/20 1/4
2 4/20 2/20 4/20 1/2
p .j
2/5 1/5 2/5
下面判断X、Y是否相互独立。
例 设随机变量 X 和Y 相互独立,并且 X 服从 N (a, σ 2 ),Y 在 [b,b] 上服从均匀分布, 求 ( X ,Y ) 的联合概率密度.
解: 由于X 与Y 相互独立, 所以 f ( x, y) fX ( x) fY ( y)
X ~ N(, 2)
则fX (x)
1
e ,
(2)若X,Y相互独立,由
P{X xi ,Y yj} P{X xi Y yj} P{Y yj}
P{Y yj X xi} P{X xi}
P{X xi Y y j} P{X xi}; P{Y y j X xi} P{Y y j}
当0 y 1时,fY ( y)
y 8xydx 4 y3,则
0
4 y3,0 y 1 fY ( y) 0,其他
f (x, y) fX (x) fY ( y)
X , Y不独立。
例 已知 (X, Y) 的联合概率密度为
ex y , f (x, y)
p21 p2. p.1 p31 p3. p.1
p22 p2. p.2 p32 p3. p.2
p23 p2. p.3 p33 p3. p.3
∴X、Y相互独立
例 设两个独立的随机变量 X 与Y 的分布律为
X1
3
PX 0.3 0.7
Y2
4
PY 0.6 0.4
引入: 事件的独立性 A,B: P(AB)=P(A)P(B) A (X x); B (Y y)
P{X x,Y y} P{X x} P{Y y}
F (x, y) FX (x) FY ( y)
定义 设(X,Y)的联合分布函数为F(x,y),两个 边缘分布函数分别为FX(x),FY(y),如果对于任意的x,y 都有F(x,y)= FX(x) FY(y),则称随机变量X,Y相互独立。
0,
问 X 与Y 是否独立?
x 0, y 0; 其 他.
解: 边际分布密度分别为:
fX (x)
e(x y)dy
0
ex
x0
0
x0
ey , y 0
fY
(y)
0,
y0
f (x, y) fX (x) fY ( y)
所以X 与Y 独立。
1
2
1
(
e
x1)2
, 2
2 1
x
1
2
2
e ,
(
y 2)2
2
2 2
y
充分性: 若 = 0, f (x, y) f X (x) fY ( y),
∴ 故 X 和Y 相互独立 .
必要性:若X 和Y 相互独立 , f (x, y) fX (x) fY ( y),
(
x )2 2σ2
x ;
2πσ
Y ~ U (b,b)
则fY
(
y)
1 2b
,
b y b,
0, 其他.
f
(x,
y)
1 2b
1
e ,
(
x )2 2σ2
2πσ
0,其他
b y b.
例 设二维随机变量(X,Y)~N( 1, 12, 2 ,22 , ).
试证: X 与Y 相互独立的充要条件是 =0 .
证: (X,Y)的联合概率密度为
f (x, y)
1
e
1
2(1 02
[( )
x1 1
)2
20
(
x 1 1
)
(
y2 2
)(
y2 2
)2
]
2 1 2 1 02
其边缘概率密度分别为
fX (x)
fY ( y)
例 设(X,Y)的概率密度为
8xy, 0 x y 1 f (x, y) 0,其他
问X , Y是否独立?
解:
f (x, y) fX (x) fY ( y)
(1) X , Y的边缘概率密度
当0 x 1时,fX (x)
1
8xydy
4x(1
x2
),
则
x
4x(1 x2 ),0 x 1 fX (x) 0,其他
即逐个验证等式 pij pi• p• j
证 ∵X与Y的边缘分布律分别为
X -1
0 2 Y 1/2 1 2
p.i 2/5 1/5 2/5 Pj. 1/4 1/4 2/4
2 p11 20 p1. p.1
4 p13 20 p1. p.3
1 p12 20 p1. p.2
求随机变量 ( X, Y ) 的分布律.
解: 因为 X 与 Y 相互独立, 所以 P{ X xi ,Y yj } P{ X xi } P{Y yj }.
P{X 1,Y 2} P{X 1}P{Y 2} 0.3 0.6 0.18,
P{X 1,Y 4} P{X 1}P{Y 4} 0.3 0.4 0.12,
P{X 3,Y 2} P{X 3}P{Y 2} 0.7 0.6 0.42,
P{X 3,Y 4} P{X 3}P{Y 4} 0.7 0.4 0.28.
因此 ( X ,Y ) 的联合分布律为
Y X
2
4
1 0.18 0.12
3 0.42 0.28
特别,对于离散型和连续型的随机变量,该定义分 别等价于
离散型
pij pi• p• j
对任意i,j
P{ X xi ,Y y j } P{ X xi } P{Y y j }.
连续型
f (x, y) fX (x) fY ( y) 对任意x,y
说明: (1) X,Y独立,边缘分布确定联合分布;
f (x, y) fX Y (x y) fY (y) fY X (y x) fX (x)
fX Y (x y)=fX (x),fY X ( y x)=fY ( y)
例: 设二维随机变量(X,Y)的分布律如表所示。
X Y -1 0
2
-1/2
2/20 1/20
2/20
1
2/20 1/20 2/20