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学生教师

例 3.1.1

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

设二元函数

G(x,y)={0,x+y<0,1,x+y⩾0,G(x,y) = \begin{cases} 0, & x+y<0, \\ 1, & x+y \geqslant 0, \end{cases}G(x,y)={0,1,​x+y<0,x+y⩾0,​

试证明 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 满足二维分布函数的性质(1)(2)(3),但不满足性质(4),因此 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 不能成为某二维随机变量的分布函数。

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解析

从 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 的定义可看出:若用直线 x+y=0x+y=0x+y=0 将平面 xOyxOyxOy 一分为二,则 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 在右上半平面(x+y⩾0x+y \geqslant 0x+y⩾0)取值为 1,G(x,y)G(x,y)G(x,y) 在左下半平面(x+y<0x+y<0x+y<0)取值为 0。因此 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 具有非降性、有界性和右连续性,即满足性质(1)(2)(3)。

但在正方形区域 {(x,y):−1⩽x⩽1,  −1⩽y⩽1}\{(x,y): -1 \leqslant x \leqslant 1,\; -1 \leqslant y \leqslant 1\}{(x,y):−1⩽x⩽1,−1⩽y⩽1} 的四个顶点上,右上三个顶点位于右上半闭平面,只有左下顶点 (−1,−1)(-1,-1)(−1,−1) 位于左下半开平面,故有

G(1,1)−G(1,−1)−G(−1,1)+G(−1,−1)=1−1−1+0=−1<0,G(1,1) - G(1,-1) - G(-1,1) + G(-1,-1) = 1 - 1 - 1 + 0 = -1 < 0,G(1,1)−G(1,−1)−G(−1,1)+G(−1,−1)=1−1−1+0=−1<0,

所以 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 不满足性质(4),故 G(x,y)G(x,y)G(x,y) 不能成为某二维随机变量的分布函数。

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