乐湖华研题库
学生教师

例 3.4.7

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

设二维随机变量 (X,Y)(X,Y)(X,Y) 的联合密度函数为

p(x,y)={3x,0<y<x<1,0,其他.p(x,y) = \begin{cases} 3x, & 0 < y < x < 1, \\ 0, & \text{其他}. \end{cases}p(x,y)={3x,0,​0<y<x<1,其他.​

试求 Cov(X,Y)\text{Cov}(X, Y)Cov(X,Y)。

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解析

利用协方差的计算公式,我们需要先计算 E(X)E(X)E(X),E(Y)E(Y)E(Y),E(XY)E(XY)E(XY) 的值,它们可直接用 p(x,y)p(x,y)p(x,y) 导出,但要注意积分限的确定,具体如下:

E(X)=∫01∫0xx⋅3x dy dx=∫013x3 dx=34.E(X) = \int_0^1 \int_0^x x \cdot 3x \, \mathrm{d}y \, \mathrm{d}x = \int_0^1 3x^3 \, \mathrm{d}x = \frac{3}{4}.E(X)=∫01​∫0x​x⋅3xdydx=∫01​3x3dx=43​. E(Y)=∫01∫0xy⋅3x dy dx=∫013x32 dx=38.E(Y) = \int_0^1 \int_0^x y \cdot 3x \, \mathrm{d}y \, \mathrm{d}x = \int_0^1 \frac{3x^3}{2} \, \mathrm{d}x = \frac{3}{8}.E(Y)=∫01​∫0x​y⋅3xdydx=∫01​23x3​dx=83​. E(XY)=∫01∫0xxy⋅3x dy dx=∫013x42 dx=310.E(XY) = \int_0^1 \int_0^x xy \cdot 3x \, \mathrm{d}y \, \mathrm{d}x = \int_0^1 \frac{3x^4}{2} \, \mathrm{d}x = \frac{3}{10}.E(XY)=∫01​∫0x​xy⋅3xdydx=∫01​23x4​dx=103​.

因此我们得

Cov(X,Y)=310−34×38=3160>0.\text{Cov}(X, Y) = \frac{3}{10} - \frac{3}{4} \times \frac{3}{8} = \frac{3}{160} > 0.Cov(X,Y)=103​−43​×83​=1603​>0.

由此我们还可以得结论:XXX 与 YYY 不相互独立。

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