令 Z=Y−X。由条件分布,给定 X=x 时 Z=Y−x∼N(0,1),条件分布不依赖于 x。若 Φ,φ 分别是标准正态分布函数和密度,则
P{X≤a,Z≤z}=∫−∞aP{Z≤z∣X=x}φ(x)dx=Φ(z)Φ(a).
所以 Z∼N(0,1) 且与 X 独立,Y=X+Z。由此
Var(Y)Cov(X,Y)=Var(X)+Var(Z)=2,=Cov(X,X+Z)=1.
故 ρXY=1⋅21=22,选 D。条件方差 1 并不等于 Y 的无条件方差。
由题设 E(Y∣X)=X、Var(Y∣X)=1,重期望公式给出
E(Y)E(XY)=E[E(Y∣X)]=E(X)=0,=E[XE(Y∣X)]=E(X2)=1.
所以 Cov(X,Y)=1。再用全方差公式,
Var(Y)=E[Var(Y∣X)]+Var[E(Y∣X)]=1+1=2.
因此 ρXY=21=22。