解题思路:(Ⅰ)首先,将(X,Y)的联合概率密度求出来,然后根据边缘概率密度的定义
f
X
(x)=
∫
+∞
−∞
f(x,y)dy
求出(X,Y)的边缘密度fX(x),根据公式
F
Z
(z)=
∫∫
x+y≤z
f(x,y)dxdy
先求出z的分布函数,然后再求其概率密度;(Ⅱ)首先求出EXY和EXEY,然后求出Cov(X,Y)=EXY-EXEY,再求相关系数ρXY;(Ⅲ)由(1)求出的边缘概率密度,根据条件概率密度公式
f
X|Y
(x|y)=
f(x,y)
f
Y
(y)
求解.
区域D实际上是以(-1,0),(1,0),(0,1),(0,-1)为顶点的正方形区域,D的面积为2.
二维随机变量(X,Y)的联合概率密度f(x,y)=
1
2,(x,y)∈D
0,其它
(Ⅰ)①根据边缘概率密度的定义
fX(x)=
∫+∞−∞f(x,y)dy
∴当-1≤x≤0时,fX(x)=
∫1+x−1−x
1
2dy=1+x;
当0<x≤1时,fX(x)=
∫1+xx−1
1
2dy=1−x;
当x<-1或x>1时,由于f(x,y)=0,因而fX(x)=0
∴fX(x)=
1+x,−1≤x≤0
1−x,0<x≤1
0,其它
②设Z=X+Y,则FZ(z)=
∫∫
x+y≤zf(x,y)dxdy.
在区域D上,|x|+|y|≤1,所以-1≤z=x+y≤1.
∴当z≤-1时,FZ(z)=0;当z≥1时,FZ(z)=1;
当-1<z<1时,FZ(z)=
∫∫
x+y≤zf(x,y)dxdy=
1+z
2•
2•
1
2=
1+z
2
∴FZ(z)=
0,z≤−1
1+z
2,−1<z<1
1,z≥1
∴Z的概率密度为fZ(z)=[FZ(z)]′=
1
2,−1<z<1
0,其它.
(Ⅱ) 由(I)X的概率密度fX(x)=
1+x,−1≤x≤0
1−x,0<x≤1
0,其它为奇函数,因而
EX=
∫+∞−∞fX(x)dx=0,EXY=
∫+∞−∞
∫+∞−∞xyf(x,y)dxdy=
1
2
∫∫
Dxydxdy=0,
∴Cov(X,Y)=EXY-EXEY=0
∴ρXY=0
(Ⅲ)由fX(x)≠0,根据条件概率密度公式fX|Y(x|y)=
f(x,y)
fY(y),
得在X=0条件下,Y的条件密度
fY|X(y|x)=
1
2,|y|≤1
0,其它
点评:
本题考点: 二维均匀分布的概率密度;均匀分布的数学期望和方差;相关系数的性质.
考点点评: 此题考查二维均匀分布的概率密度、边缘概率密度和条件概率密度以及相关系数的求解,知识点较多.