设二维随机变量(X,Y)在区域D上服从均匀分布,其中D={(x,y):|x|+|y|≤1},又设Z=X+Y.试求
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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.