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设二维随机变量的概率密度为
  1. (1) 求与的协方差;
  2. (2) 判断与是否相互独立;
  3. (3) 求的概率密度。

答案

第 1 问

第 2 问

不相互独立。

第 3 问

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第 1 问

记圆盘 。随机变量均有界,相关矩存在。 关于两个坐标轴对称,密度 对 都是偶函数,所以 关于 为奇函数, 关于 为奇函数,从而 。
同理, 关于 为奇函数,故

因此 。

第 2 问

不独立。先按圆盘的上下边界求边缘密度。对 ,令 ,则

当 时可取 。由对称性, 有同样表达式。
在开矩形 上,,故联合密度为零,而两个边缘密度均严格为正。这里密度乘积分解在正面积区域上不成立,因此 不独立。等价地,事件 与 各有正概率,却不可能同时发生。不能仅凭一个点的密度值不同判定不独立,因为密度只在几乎处处意义下唯一。

第 3 问

几乎必然取值于 ,所以 时 , 时 。对 ,事件 对应半径 的圆盘。用极坐标,面积元为 ,得到

分布函数在 处连续,分段求导可取

其积分 ,两端没有额外点质量。