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文档简介
1、 第六节 随机变量函数的分布 在实际问题中经常会遇到由随机变量为自变量构成的函数,比如对某工厂生产的一批钢球进行检验,钢球的直径 是一随机变量,钢球的体积 是关于 的函数,我们希望通过直径 的分布情况了解体积 的分布情况。 一般来讲,若 是一随机变量, 是 的某函数 ,由于 的取值会随 的变化而变化,从而 也是一个随机变量,也需要研究它的分布情况,下面我们分几种情况进行讨论。一、一维随机变量函数的分布1、离散型随机变量函数的分布则 的分布列容易得到: 假设 是一维离散型随机变量, ,则 也是一离散型随机变量。如果已知 的分布列为: 应当注意的是有些 可能会相等,要在分布列中将其对应的概率相加合
2、并成一项。例1 设 的分布列为:求下列各函数的分布列:解 将 的分布列中两行对调可以算的下表:的分布列:的分布列:的分布列:2、连续型随机变量函数的分布对于连续型随机变量的函数,有下列定理: ,且 是严格单调函数,其反函数 有连续的导数。则 也是连续型随机变量,且 的概率密度为 定理 设连续型随机变量 的概率密度为(注:使反函数无意义的 ,定义概率密度为0) 例2 设连续型随机变量 的概率密度为 ,求 的概率密度。为单调函数,反函数为将此结论用于正态分布的情形,且 ,由定理可得 的密度函数为 。 ,则 的概率密度为 解即若即 服从正态分布 ,所以正态随机变量的线性函数仍是正态的。 特别地,若令
3、 ,则 服从标准正态分布 。对一般的连续型随机变量函数,不一定满足单调性的条件,上述定理不能直接引用。 例3 设随机变量 ,试求下列函数的概率密度。从而当 时, 无意义,概率密度 ; 当 时,由定理可得概率密度为解是单调增加的函数,且反函数为从而 的概率密度为不是单调函数,按分布函数的定义当 时,的分布函数 ;当 时,由此可得 的概率密度为二、二维随机变量函数的分布 如果 是二维随机变量,且分布函数已知, 是关于 和 的二元函数,则 也是一个一维随机变量。 1、二维离散型随机变量函数的分布例4 设的联合分布列为:试求: 的分布列。解 由 的分布列可得下表从而所求各分布列为解 例5 若 和 相互独立,它们分别服从参数为 和 的泊松分布,求 的分布列。即若 与 相互独立,则 服从参数为 的泊松分布,泊松分布的这一性质称为可加性。2、二维连续型随机变量函数的分布 例6 如果 的联合概率密度为,求随机变量 的概率密度。 解 设 , 的分布函数为 ,概率密度为 ,则由定义其中 为由 确定的平面区域,从而 的概率密度为类似可得该概率密度的另一表达式特别地,当 与 相互独立时,成立或者则, 的密度为上式称为 和 的卷积公式或褶积公式。设 与 相互独立,且都服从标准正态分布,则 的概率密度由卷积公式得即 。类似可以证明,如果 ,且 与 相互独立,则即正态分布具有可加性。例7
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