题目
设随机变量X的概率密度函数为f_X(x),则Y=X^3的概率密度函数为()A. f(y)= f_X(sqrt[3](y))cdot (1)/(3) y^-(2)/(3)B. f(y)= f_X(y)C. f(y)= f_X(x^3)cdot 3x^2D. f(y)= f_X(sqrt[3](y))
设随机变量X的概率密度函数为$f_X(x)$,则$Y=X^3$的概率密度函数为()
A. $f(y)= f_X(\sqrt[3]{y})\cdot \frac{1}{3} y^{-\frac{2}{3}}$
B. $f(y)= f_X(y)$
C. $f(y)= f_X(x^3)\cdot 3x^2$
D. $f(y)= f_X(\sqrt[3]{y})$
题目解答
答案
A. $f(y)= f_X(\sqrt[3]{y})\cdot \frac{1}{3} y^{-\frac{2}{3}}$
解析
考查要点:本题主要考查随机变量函数的概率密度求解方法,特别是利用变量变换法推导新随机变量的概率密度函数。
解题核心思路:
当随机变量 $Y$ 是 $X$ 的严格单调可导函数时,可通过以下步骤求 $Y$ 的概率密度函数:
- 确定反函数:将 $Y = g(X)$ 反解为 $X = g^{-1}(Y)$;
- 计算导数:求反函数对 $y$ 的导数 $\frac{d}{dy} g^{-1}(y)$;
- 代入公式:$f_Y(y) = f_X(g^{-1}(y)) \cdot \left| \frac{d}{dy} g^{-1}(y) \right|$。
破题关键点:
- 识别函数单调性:$Y = X^3$ 在全体实数上严格单调递增,满足变量变换法的条件;
- 正确计算反函数的导数:反函数为 $X = y^{1/3}$,其导数为 $\frac{1}{3} y^{-2/3}$;
- 代入公式时注意变量替换:原密度函数中的变量需替换为反函数表达式。
步骤1:确定反函数
由 $Y = X^3$ 得反函数 $X = Y^{1/3}$,即 $g^{-1}(y) = y^{1/3}$。
步骤2:计算反函数的导数
对 $y$ 求导:
$\frac{d}{dy} y^{1/3} = \frac{1}{3} y^{-2/3}.$
步骤3:代入变量变换公式
根据公式:
$f_Y(y) = f_X(g^{-1}(y)) \cdot \left| \frac{d}{dy} g^{-1}(y) \right| = f_X(y^{1/3}) \cdot \frac{1}{3} y^{-2/3}.$
选项分析:
- 选项A 正确匹配推导结果;
- 选项D 缺少导数项;
- 选项C 错误地保留了原变量 $x$;
- 选项B 未进行任何变换。