教学内容:
二维随机变量的边缘分布、二维随机变量的独立性。
教学目的:
(1)理解二维离散型随机变量边缘分布的意义,掌握其边缘分布的计算;
(2)理解二维连续型随机变量边缘分布的意义,掌握其边缘分布的计算;
(3)理解离散型和连续型随机变量独立性的意义,掌握离散型和连续型随机变量独立性的方法。
教学过程:
一、边际分布函数
1.边缘分布的意义
二维随机变量(X,Y)作为一个整体,有它的概率分布,无论是离散型还是连续型,都可以用分布函数F(x,y)来刻画. 而分量X和Y 也都是随机变量,也有其各自的概率分布. 记X和Y的分布函数为Fx (x)和Fy (y),分别称为二维随机变量(X,Y)关于X和关于Y 的边际分布函数。
2.边际分布的分布函数
边际分布函数可以由(X,Y)的联合分布函数F(x,y)来确定:
同理
二.边际分布列
1.离散型随机变量的边际分布列的表示方法:
定义:对于二维离散型随机变量(X,Y),设其概率分布为
则X 的边际分布为: 2.离散型随机变量的边际分布列的计算:
例1:根据上节例1(X,Y)的联合分布列,求其边际分布.
三.边际分布密度
1.二维连续型随机变量的边际分布定义:
设(X,Y)为连续型随机变量,它的概率密度函数为f(x,y),则X的边际分布函数为
其密度函数为
同理,Y 的边际分布函数为
其密度函数为
通常分别称Fx (x)和Fy (y)为二维随机变量(X,Y)关于X和Y的边际密度函数。
2.二维连续型随机变量的边际分布计算:
例2:设随机变量(X,Y)的密度函数为f(x, y) :当0≤x≤y≤1时,f(x, y)=8xy;其它,f(x, y)=0。
试求X和Y的边际密度。
四.随机变量间的独立性
1.随机变量独立性的定义:
定义:设X,Y是两个随机变量,如果对于任意的实数x和y,事件{X≤x}与{Y≤y}相互独立,即
{X≤x,Y≤y}=P{X≤x}·p{Y≤y},也就是F(X,Y)=Fx (x)·Fy (y),则称随机变量X 与Y 是相互独立的.
2.连续型随机变量独立的等价性定理:
定理:如果二维随机变量(X,Y)的联合密度为f(x,y),边际概率密度分别为fx (x)和fy (y),则随机变量X与Y相互独立的充要条件是,对一切x,y均有f(x,y)=fx (x)·fy (y)
3.离散型随机变量独立性的判别方法。
4.连续型随机变量独立性的判别方法。
举例说明边缘分布不能决定联合分布:
例3:上个知识点的例1中,将两封信随意地投入3个空邮筒,设X、Y分别表示第1、第2个邮筒中信的数量,求X与Y的联合概率分布,边缘分布。
单项选择题 1.设二维随机变量(X,Y)的概率分布为P(X=0,Y=0)=0.4, P(X=0,Y=1)=a, P(X=1,Y=0)=b, P(X=1,Y=1)=0.1,已知随机事件{X=0}与{X+Y=1}互相独立,则下列式子中正确的是( ) A a=0.2, b=0.3 B a=0.4, b=0.1 C a=0.3, b=0.2 D a=0.1, b=0.4
2.若随机变量X与Y相互独立,且D(X)=D(Y)=1,则D(4X-2Y)=( ) A 20 B 12 C 6 D 2
填空题 1.若随机变量X与Y相互独立,且X~U(-1,1),Y~e(4),则E(X+Y)= 。
2.设二维随机变量(X,Y)的联合密度函数为f (x,y) = 4xy,0≤x≤1,0≤y≤1,则P(X<Y)= 。
问答题 1.设随机变量(X,Y)的联合密度函数p(x,y)=1,|x|<y,0<y<1,试求X的边缘密度函数。
吸烟和肺癌有关吗?
众所周知,吸烟和肺癌有关。但肺癌是否和吸烟有关,还需要进一步验证。为了进行吸烟与肺癌关系的研究,随机调查了23000个40岁以上的人,结果发现:有3个吸烟的人患了肺癌,有4597个吸烟的人没有得肺癌,有1个布吸烟的人患了肺癌,有22996个不吸烟的人没有患肺癌。吸烟和肺癌有关吗?
提示: 通过计算联合分布和边际分布,可知在该调查中,吸烟和肺癌有关,不独立 。