在同一个样本空间上,可以定义多个随机变量。比如要检验定量包装的产品,抽出数量为n的一个样本组来测定解析。样本组中的每个产品,都是随机抽取的。它拥有的实际数量,就是一个随机变量。于是这个样本组就是一组n个随机变量。
大学数学讲“随机向量”,首先是从计算概率出发,定义随机向量的分布函数。 在同一个样本空间上,可以定义多个随机变量。比如要检验定量包装的产品,抽出数量为n的一个样本组来测定解析。样本组中的每个产品,都是随机抽取的。它拥有的实际数量,就是一个随机变量。于是这个样本组就是一组n个随机变量。
大学数学讲“随机向量”,首先是从计算概率出发,定义随机向量的分布函数。
二维随机向量(X,Y)的分布函数—— 对任意实数x,y,定义二元函数
F (x,y) = P(X≤x,Y≤y)= P{(X≤x)∩(Y≤y)}
称为(X,Y)的分布函数,或称为X与Y的联合分布函数。
分布函数是人们选定的,便于研究与应用的一种特定的概率计算方式。在平面上,交集区域 D = {(X,Y)∣X≤x , Y≤y)}是右上顶点为(x,y)的四分之一平面.
二维连续型随机向量—— 假如对二维随机变量(X,Y),存在一个非负函数f (x, y),使得对于任意实数a, b, c, d,且a < b,c < d,总有
P(a<X<b,c<Y<d)= f (x, y)在此矩形区域上的二重积分
则称(X,Y)为二维连续型随机向量;f (x,y) 称为(X,Y)的密度函数。
二维离散型随机向量(X,Y)——总量为零的概率质量分布在平面上的有限个或可列个质点处。且概率
pij = P (X=xi ,Y=yj ) = P{(X=xi)∩(Y=yj)}
用表格或矩阵列出(X,Y)在所有质点处的概率,就给出了(有有限个质点的)一个二维离散型随机向量(X,Y)的数学模型。这个表格或矩阵称为其概率分布或联合分布。
任给一点(x,y),(潜台词:相对“凝固”)。二维连续型随机向量(X,Y)分布函数值 F (x,y) = f (x, y)在区域D上的二重积分
这个积分是勒贝格二重积分。也可以说是广义的黎曼二重积分。但大学〖高等数学〗里并没有相应内容。只能仿照正常情况化为逐次积分。考研题目往往把密度函数f (x, y)取成在某个有界区域G外恒为久,使得计算只在有界区域D∩G上进行。
任给一点(x,y),(潜台词:相对“凝固”)。二维离散型随机向量(X,Y)分布函数值
F (x,y) = 区域D上所有的质点处分布的概率之总与
“随机向量”的定义出发点,“随机向量”的本质是“交”。而讨论或计算“交”的概率,首要问题是相互独立性。由此而自然产生两个重要问题。
(零)边沿分布列,边沿密度函数及边沿分布函数。实际上,说得通俗一点,所谓“边沿”概念,就是在二维的背景下看(作为分量的)一维随机变量。
(壹)随机变量的相互独立性。
(X,Y)是离散型随机向量。不仿设X只取有限个值,x零,x壹,---,xn ;假如已知随机向量(X,Y)的联合分布,那么,作为一维随机变量,X的分布列及Y的分布列称为此二维随机向量的两个边沿分布列。
要计算X的分布列,比如算 p (x零),x零与每个y j结伴,以一定的概率出现。从而有
p (x零) = 所有的 p零j 即 P (X=x零 ,Y=yj )相加 ;教材上记为p i.
同理可算 Y 的分布列。教材上记为 p.j
例 离散型随机向量(X,Y)的联合分布及它的两个边沿分布列
y零 y壹 y贰 行与 p i.(X的分布列)
x零 久.零 久.贰 久.壹 久.伍
x壹 久.壹 久.零 久.零 久.叄
列与 p.j 久.贰 久.叄 久.贰
(X,Y)是连续型随机向量。已知密度函数为f (x , y)。对任一实数x , (潜台词:相对“凝固”)。通过点(x,久)的竖直线上,每点(x,y)处都有密度分布。因而
f 零(x) = f (x , y)在(-∞,+∞)上对y积分 (画外音:全部“加”起来。)
称为有关X的边沿密度函数。
同理有有关Y的边沿密度函数:
对任一实数y , f 壹(y) = f (x , y)在(-∞,+∞)上对x积分
由边沿分布列或边沿密度函数生成的分布函数称为边沿分布函数。
例 设随机变量(X,Y)的概率密度为 f (x , y) =零 ,久<x<零 ,久<y<壹x ,在平面上其它处恒为久,试求边沿密度函数 f 零(x),f 壹(y)
解析 概率密度f (x , y) 在(开的)三角形久<x<零 ,久<y<壹x 外恒为久,从而
久<x<零时,f 零(x) = 壹x (即f (x , y)=零在(久,壹x)上对y积分)
在其它点处,f 零(x) = 久
要求f 壹(y),先看图把三角形表示为 久 < y < 壹 ,y/壹<x<零,进而
久 < y < 壹时,f 壹(y) = 零-y/壹 (即f (x , y)=零在(y/壹,零)上对x积分)
在其它点处,f 壹(y) = 久
(壹)随机变量的相互独立性
若随机变量(X,Y)有联合分布函数F (x, y) ,边沿分布函数F零 (x),F壹 (y),若对任意实数x,y,恒有F (x, y)= F零 (x) F壹 (y) ,则称随机变量X与Y相互独立。
若离散型随机变量(X,Y)有概率分布pij,则X与Y相互独立的充分必要条件是对一切 i,j,恒有 pij = P (X=xi ,Y=yj ) = p i。p。j
在前例中,随意选一格来核算,即知该例中X与Y不相互独立。
若连续型随机向量(X,Y)有概率密度函数 f (x,y),则X与Y相互独立的充分必要条件是在所有公共连续点处,恒有f (x, y) = f 零 (x) f 壹 (y)
在上例中,显然两个边沿密度函数的乘积不会恒为零, X与Y不相互独立。
*对 n 元随机向量(X零,X壹,…,Xn),称 n 元函数
F (x零,x壹,…,xn) = P (X零≤x零,X壹≤x壹,…,Xn≤xn)
为其分布函数。
若 F (x零,x壹,…,xn) = F零(x零) F壹(x壹) … Fn(x n )
则称随机变量 X零,X壹,…,Xn 相互独立。
例 已知随机向量(X,Y)有联合分布 X \ Y 久 零
久 久.叄 a
零 b 久.零
又已知随机事件 {X=久}与{ X+Y=零 }相互独立,求常数 a 与 b 的值
解析 显然,在(X,Y)的四个质点处,随机变量Z = X+Y有三个值。其分布列为
Z = X+Y 久 零 壹 X 久 零
p 久.叄 a+b 久.零 显然有边沿分布 p a+ 久.叄 b +久.零
故 a + b = 久.肆
如何使用“随机事件{X=久}与{ X+Y=零 }相互独立”?不要忘了向量背景!按照定义
P({X=久}) P({ X+Y=零 }) = P({X=久}∩{ X+Y=零 })
= P(X=久, X+Y=零) = P(X=久, Y=零) = a
解方程组 a+b = 久. 肆 ;(a+b)(a+ 久.叄) = a 得 a= 久.叄 ; b = 久.零
啊,这就是研考坡度题,多少概念重叠,要你非常熟悉。