3.3(二维随机变量函数的分布).ppt

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1、,3.3 二维随机变量函数的分布,第3章 多维随机变量及其分布,已知二维随机变量(X,Y)的联合分布为F(x,y),z=g(x,y)为二维连续函数,求一维随机变量Z=g(X,Y)的分布,3.3.1 二维离散型随机变量函数的分布 设(X,Y)为二维离散型随机变量,则函数 是一维离散型随机变量若已知(X,Y)的分布律,如何得到 的分布律?,3.3 二维随机变量函数的分布,设(X,Y)为二维离散型随机变量,其联合分布律为 P(X=xi,Y=yj)=pij,i,j=1,2,Z=g(X,Y)为一维离散型随机变量,若对于不同(xi,yj),函数值g(xi,yj)互不相同,则Z=g(X,Y)的分布律为 P(

2、Z=g(xi,yj)=pij,i,j=1,2,若对于不同的(xi,yj),函数g(xi,yj)有相同的值,则取相同g(xi,yj)值对应的概率要合并相加。,3.3.1 二维离散型随机变量函数的分布,3.3.1 二维离散型随机变量函数的分布,【例】设(X,Y)的分布律为试求:Z1=X,Z2=Y/X,Z3=minX,Y的分布律 解:将(X,Y)及各个函数的取值对应列于同一表中,3.3.1 二维离散型随机变量函数的分布,易得到下列随机变量的分布律(取相同值的概率给以合并):,3.3.1 二维离散型随机变量函数的分布,【例】设,且 X与Y独立,证明 证:取值为0,1,2,Z=k是互不相容事件 的和,考

3、虑到独立性,对任意非负整数k,有,3.3.1 二维离散型随机变量函数的分布,即证明了 本例的结论说明,泊松分布具有可加性.,设(X,Y)为二维连续型随机变量,其概率密度为f(x,y),为X,Y的函数,它也是连续型随机变量求Z的概率密度的一般按下面两步进行:(1)求Z的分布函数 其中(2)FZ(z)对z求导数,得Z的概率密度为,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,【例】(和的分布)设(X,Y)的概率密度为f(x,y),求Z=X+Y的概率密度 解:事件X+Y Z所占有的区域如图,对积分 作变量变换x=u y得:于是,3.3.2 二维连续型随机变量函数

4、的分布,对z求导数得由X,Y的对称性,又有:,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,设(X,Y)的概率密度为f(x,y),Z=X+Y的概率密度 特别地,当X和Y独立时,X,Y的概率密度分别为 和,则上述两式可分别写成 和这两个公式称为卷积公式,记为:,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,【例】(正态分布的可加性)设X和Y都服从N(0,1)且相互独立,求Z=X+Y的概率密度 解:由卷积公式令,得 即ZN(0,2),3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,一般地,设X,Y相互独立,且,则 更一般地,可以证明,有限个相互独立的正态随机变量的线性组合仍服从正态分布即定理3.1(正态分布的重

5、要性质)若X1,X2,Xn为相互独立的随机变量,且 C1,C2,Cn为n个任意常数,则,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,【例】设X和Y是两个相互独立的随机变量,其概率密度分别为 求:随机变量Z=X+Y的概率密度解:因,欲使,即使,x与z必须满足 即 将上述x与z的关系描绘在xOz平面上便是图中的阴影部分,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,(1)时,由于,故(2)时,(3)时,综上所述,得到:,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,【例】(最大值与最小值分布)设X1,X2,Xn是相互独立的n个随机变量,若,试在以下情况下求Y和Z的分布(1)XiFi(x),i=1,2,n(2)Xi同分布,即XiF(x),i=1,2,n(3)Xi为连续随机变量,且Xi同分布,即Xi的概率密度为f(x),i=1,2,n,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,解:(1)的分布函数为 的分布函数为,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,(2)将Xi共同的分布函数F(x)代入(1)的结果中,得(3)Y和Z的分布函数仍为上述两式,概率密度可由上述两式分别对y和z求导得到,3.3.2 二维连续型随机变量函数的分布,【例】设随机变量X与Y相互独立,且同服从(0,1)上的均匀分布,试求Z=|X Y|的概率密度解:因为所以Z的概率密度为,作业:P81 习题3.3 3、4,

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