首页 > 编程知识 正文

二维随机向量xy的联合分布函数,求xy的联合分布

时间:2023-05-04 02:11:04 阅读:217807 作者:1208

二维联合分布(X,Y)求(U,V)

@(概率论)

问:从F(x,y)是否可以求得f(x,y)? 是不是只有相互独立时,由 f(x,y)=fX(x)fY(y) 得到。

其中,

fX(x)=F′X(x) ,而 FX(x)=limy→∞F(x,y)

fY(y)=F′Y(y) ,而 FY(y)=limx→∞F(x,y)

这次主要总结的是:已经知道 (X,Y) 的二维联合分布,如何求得: (U,V) 的联合分布,其中 U=g1(X,Y),V=g2(X,Y)

方法是:

F(u,v)=P(g1(X,Y)≤u,g2(X,Y)≤v)=∫∫g1(x,y)≤u,g2(x,y)≤vf(x,y)dxdy

看一道习题的解法。

设二维随机变量(X,Y)的概率密度为:

f(x,y)={4xy,0,0<x<1,0<y<1,其他
求二维随机变量 (X2,Y2) 的概率密度。

分析:首先需要明确的是X,Y是否相互独立,如果不独立该怎么办?

计算 fX(x),fY(y)

公式是:

fX(x)=∫+∞−∞f(x,y)dy
fY(y)=∫+∞−∞f(x,y)dx

表示的是求x时,y要取遍所有的值。
求y时,x要取遍所有的值。

而当题中已经给了x,y的取值范围时,要特别注意取遍所有值的含义。如果还是死代公式,用的是无穷大来解,但忽视了对应的取值,将会出现错误。

我们看:

fX(x)=∫+∞−∞f(x,y)dy=∫104xydy=2x

仔细想想为什么这样?其实过程是:

fX(x)=∫+∞−∞f(x,y)dy=∫0−∞0dy+∫104xydy+∫+∞10dy=∫104xydy=2x

同理,

fY(y)=∫+∞−∞f(x,y)dx=∫0−∞0dx+∫104xydx+∫+∞10dx=∫104xydx=2y

很容易看出 f(x,y)=fX(x)fY(y)
即:X,Y相互独立。

也因此可知 X2,Y2 相互独立。

则不妨令 U=X2,V=Y2

f(u,v)=fU(u)fV(v)
F(u,v)=FU(u)FV(v)

到这里可以用两种方法解:

公式法定义法

其中公式法我基本不用,导致看到别人用公式法写还莫名其妙,这里先总结定义法,以回答验证开始提的问题。

定义法

F(U,V)=P(U≤u,V≤v)=P(X2≤u,Y2≤v),0<u<1,0<v<1=P(0<X≤u√,0<Y≤v√)=∫u√0dx∫v√04xydy=uv,0<u<1,0<v<1

接着就可以求出边缘分布:

F(u,v)=FU(u)FV(v)=uv

→FU(u)=u,FV(v)=v

因此, fU(u)=1,fV(v)=1

注: 一般 FX(x)=F(x,+∞) ,表示另一个变量取遍所有值,这个在这里如何应用没有看太明白。也即,如果直接代入 F(u,+∞) 求 FU(u)=u⋅+∞ 显然是不正确的,正确的理解应该是,取遍v的所有值,那么也就意味着取v的最大值,即 v→1 ,即: FU(u)=F(u,1)=u 。
这是最准确的解释。

一般课本给出的是x>0,y>0这样,用

FX(x)=F(x,+∞)
FY(x)=F(+∞,y)

是因为x和y最大都能取到无穷大。
我们知道分布函数是累积的,所有,意思还是在于取的最大值。但是因为举的例子不是有限区间,所以导致问题不清。这里恰好是有限区间,特别记录说明。

这在上面求边缘密度函数时也用到过,即,特别注意取无穷大是什么意思,取遍所有取值对于有限区间的具体落实又是怎样的,特别需要小心,因为上下限是什么对结果取值至关重要。

从而:

f(u,v)={1,0,0<u<1,0<v<1其他

公式法

首先是看定理:

设随机变量X具有概率密度 fX(x),−∞<x<∞ ,又设函数 g(x) 处处可导且 g′(x)≠0,则Y=g(X) 是连续型随机变量,其概率密度为:

fY(y)=⎧⎩⎨⎪⎪fX(h(y)|h′(y)|,0,α<y<β其他
其中, α=min(g(−∞),g(∞)) , β=max(g(−∞),g(∞)) , h(y)是g(x)的反函数。

用到这里来就是:

fU(u)=fX(h(u))|h′(u)|,0<u<1

其中h(u)是 u=x2 的反函数 h(u)=u√ 。

因此: fU(u)=2u√⋅12u√=1,0<u<1

同理可得 fV(v)=1,0<v<1
综合可得:

f(u,v)={1,0,0<u<1,0<v<1其他

两种方法可以互为映证。

公式法要求比较严格:单调,可导,导数不为0,反函数存在。

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。