若二维随机变量 (X, Y) 的概率密度函数为[ f(x, y) = } 1, & |y| A. 0B. x^2C. 1D. 2x
A. 0
B. $x^2$
C. 1
D. $2x$
题目解答
答案
解析
本题考查条件概率密度函数的计算。解题思路是先明确条件概率密度函数的计算公式,再根据已知的联合概率密度函数求出边缘概率密度函数,最后代入公式计算指定条件下的条件概率密度函数值。
步骤一:明确条件概率密度函数公式
对于二维随机变量$(X,Y)$,条件概率密度函数$f_{Y|X}(y|x)$的计算公式为:
$f_{Y|X}(y|x)=\frac{f(x,y)}{f_X(x)}$
其中$f(x,y)$是联合概率密度函数,$f_X(x)$是$X$的边缘概率密度函数。
步骤二:求$X$的边缘概率密度函数$f_X(x)$
根据边缘概率密度函数的定义,$f_X(x)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x,y)dy$。
已知$f(x,y) = \begin{cases} 1, & |y| < x, 0 < x < 1, \\ 0, & \text{其它}, \end{cases}$,当$0 < x < 1$时:
$f_X(x)=\int_{-x}^{x}1\cdot dy$
根据定积分的计算法则$\int_{a}^{b}kdy=k(b - a)$($k$为常数),可得:
$f_X(x)=y\big|_{-x}^{x}=x - (-x)=2x$
当$x\notin(0,1)$时,$f_X(x)=0$。
所以$f_X(x)=\begin{cases}2x, & 0 < x < 1 \\ 0, & \text{其它} \end{cases}$
步骤三:计算$f_{Y|X}(y|x)$
将$f(x,y)$和$f_X(x)$代入条件概率密度函数公式$f_{Y|X}(y|x)=\frac{f(x,y)}{f_X(x)}$,当$0 < x < 1$且$|y| < x$时:
$f_{Y|X}(y|x)=\frac{1}{2x}$
步骤四:计算$f_{Y|X}\left(\frac{1}{3} \mid \frac{1}{2}\right)$
将$x = \frac{1}{2}$代入$f_{Y|X}(y|x)=\frac{1}{2x}$,可得:
$f_{Y|X}\left(\frac{1}{3} \mid \frac{1}{2}\right)=\frac{1}{2\times\frac{1}{2}} = 1$