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二维正态分布的性质及解析2015考研数学基础篇全面复习

【摘要】:【主要内容】服从二维正态分布的随机变量有以下常用的性质:(1)设(X,Y)~N(μ1,μ2,σ21,σ22,ρ),则X~N(μ1,σ21),Y~N(μ2,σ22);反之,如果X与Y相互独立,且X~N(μ1,σ21),Y~N(μ2,σ22),则(X,Y)~N(μ1,μ2,σ21,σ22,0)(注意:这个结论中X与Y相互独立的条件是不可缺少的).(2)设(X,Y)~N(μ1,μ2,σ21,σ22,ρ)

【主要内容】

服从二维正态分布随机变量有以下常用的性质:

(1)设(XY)~Nμ1μ2σ21σ22ρ),则XNμ1σ21),YNμ2σ22);反之,如果XY相互独立,且XNμ1σ21),YNμ2σ22),则(XY)~Nμ1μ2σ21σ22,0)(注意:这个结论中XY相互独立的条件是不可缺少的).

(2)设(XY)~Nμ1μ2σ21σ22ρ),则对任意不全为零的常数ab,有aX+bYN1+2a2σ21+b2σ22+2abρσ1σ2);特别地,当XY相互独立,且XNμ1σ21),YNμ2σ22)时,对于不全为零的常数ab,有aX+bYN1+2a2σ21+b2σ22).

(3)设(XY)~Nμ1μ2σ21σ22ρ),则XY相互独立的充分必要条件是ρ=0.

(4)设(XY)~Nμ1μ2σ21σ22ρ),则(Z1Z2)服从二维正态分布,其中,Z1Z2都是关于XY线性函数,即Z1=a1X+b1YZ2=a2X+b2Y(其中a1a2b1b2

是常数且978-7-111-46245-3-Part03-449.jpg

【典型例题】

例7.15.1 设随机变量XY相互独立,且XN(0,1),YN(1,1),求概率PX+Y≤1)与PX-Y≤1).

精解 利用二维正态分布的性质可以确定Z1=X+YZ2=X-Y服从正态分布,由此即可得到概率PX+Y≤1)与PX-Y≤1).(www.chuimin.cn)

由于XY相互独立,且XY分别服从N(0,1)和N(1,1),所以

Z1=X+YN(1×0+1×1,12×1+12×1)=N(1,2),

Z2=X-YN(1×0+(-1)×1,12×1+(-1)2×1)=N(-1,2),因此,978-7-111-46245-3-Part03-450.jpg978-7-111-46245-3-Part03-451.jpg

例7.15.2 设随机变量XY相互独立,且都服从正态分布978-7-111-46245-3-Part03-452.jpg,求随机变量W=X-Y概率密度.

精解 先确定Z=X-Y所服从的正态分布,然后通过计算随机变量W=Z的分布函数算出W的概率密度fWw).

由于XY相互独立,且都服从正态分布978-7-111-46245-3-Part03-453.jpg,所以Z=X-Y978-7-111-46245-3-Part03-454.jpg,因此Z的概率密度为978-7-111-46245-3-Part03-455.jpg

W=Z的分布函数为FWw),则由分布函数的定义知

FWw)=PWw)=PZw).下面计算上式右边的概率:

978-7-111-46245-3-Part03-457.jpg978-7-111-46245-3-Part03-458.jpg