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学生教师

例 3.4.6

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

设随机变量 X∼N(0,σ2)X \sim N(0, \sigma^2)X∼N(0,σ2),且令 Y=X2Y = X^2Y=X2,试证明 XXX 与 YYY 不相关但不独立,并说明"独立"与"不相关"之间的逻辑关系。

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解析

XXX 与 YYY 的协方差为

Cov(X,Y)=Cov(X,X2)=E(X⋅X2)−E(X)E(X2)=0.\text{Cov}(X, Y) = \text{Cov}(X, X^2) = E(X \cdot X^2) - E(X)E(X^2) = 0.Cov(X,Y)=Cov(X,X2)=E(X⋅X2)−E(X)E(X2)=0.

最后的等式是因为正态分布 N(0,σ2)N(0, \sigma^2)N(0,σ2) 的奇数阶原点矩均为零,即 E(X)=E(X3)=0E(X) = E(X^3) = 0E(X)=E(X3)=0。

因此 XXX 与 YYY 不相关。但显然 Y=X2Y = X^2Y=X2 是由 XXX 完全确定的,XXX 与 YYY 不独立。

这个例子表明,"独立"必导致"不相关",而"不相关"不一定导致"独立"。独立要求严,不相关要求宽。因为独立性是用分布定义的,而不相关只是用二阶矩定义的。二者之间的差别一定要认识到。

不相关与独立的逻辑关系:独立 ⊂\subset⊂ 不相关(独立是不相关的充分非必要条件)。

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