题目
设随机变量 X 和 Y 满足 D(X+Y)=D(X-Y),则下列结论正确的是( )A. X 和 Y 独立B. X 和 Y 不相关C. DY=0D. DXDY=0
设随机变量 $X$ 和 $Y$ 满足 $D(X+Y)=D(X-Y)$,则下列结论正确的是( )
A. $X$ 和 $Y$ 独立
B. $X$ 和 $Y$ 不相关
C. $DY=0$
D. $DXDY=0$
题目解答
答案
B. $X$ 和 $Y$ 不相关
解析
本题考查随机变量的方差性质以及随机变量不相关的判定。解题的关键思路是利用方差的性质对已知条件$D(X + Y) = D(X - Y)$进行展开化简,然后根据随机变量不相关的定义来判断结论。
步骤一:根据方差的性质展开$D(X + Y)$和$D(X - Y)$
根据方差的性质$D(aX + bY)=a^{2}D(X)+b^{2}D(Y)+2abCov(X,Y)$(其中$Cov(X,Y)$为$X$与$Y$的协方差),可得:
- $D(X + Y)=D(X)+D(Y)+2Cov(X,Y)$
- $D(X - Y)=D(X)+D(Y)-2Cov(X,Y)$
步骤二:结合已知条件化简等式
已知$D(X + Y) = D(X - Y)$,将上述展开式代入可得:
$D(X)+D(Y)+2Cov(X,Y)=D(X)+D(Y)-2Cov(X,Y)$
步骤三:求解协方差$Cov(X,Y)$
对$D(X)+D(Y)+2Cov(X,Y)=D(X)+D(Y)-2Cov(X,Y)$进行化简,等式两边同时减去$D(X)$和$D(Y)$,得到:
$2Cov(X,Y)= - 2Cov(X,Y)$
移项可得:
$4Cov(X,Y)=0$
两边同时除以$4$,解得:
$Cov(X,Y)=0$
步骤四:根据协方差判断随机变量的相关性
根据随机变量不相关的定义:若$Cov(X,Y)=0$,则称$X$和$Y$不相关。
由于已求得$Cov(X,Y)=0$,所以$X$和$Y$不相关。
步骤五:分析其他选项
- 选项A:$X$和$Y$不相关不能推出$X$和$Y$独立,独立是比不相关更强的条件,所以A选项错误。
- 选项C:仅由$D(X + Y) = D(X - Y)$不能得出$D(Y)=0$,所以C选项错误。
- 选项D:同理,也不能得出$DXDY = 0$,所以D选项错误。