题目
2.设二维随机变量(X,Y)的联合概率密度为f(x,y)=}x, & 0le xle 1,0le yle 3x,0, & 其他,求E(X^2+Y^2).
2.设二维随机变量(X,Y)的联合概率密度为
$f(x,y)=\begin{cases}x, & 0\le x\le 1,0\le y\le 3x,\\0, & 其他,\end{cases}$
求$E(X^{2}+Y^{2})$.
题目解答
答案
为了求解 $E(X^2 + Y^2)$,我们首先需要计算 $E(X^2)$ 和 $E(Y^2)$。根据期望的定义,对于连续随机变量,期望可以表示为积分形式。具体地,对于函数 $g(X, Y)$,其期望 $E(g(X, Y))$ 为:
\[ E(g(X, Y)) = \int_{-\infty}^{\infty} \int_{-\infty}^{\infty} g(x, y) f(x, y) \, dy \, dx \]
在本题中,$g(X, Y) = X^2 + Y^2$,联合概率密度 $f(x, y)$ 为:
\[ f(x, y) = \begin{cases} x, & 0 \le x \le 1, 0 \le y \le 3x, \\ 0, & \text{其他} \end{cases} \]
因此,我们有:
\[ E(X^2 + Y^2) = \int_{0}^{1} \int_{0}^{3x} (x^2 + y^2) x \, dy \, dx \]
我们可以将这个积分拆分为两个部分:
\[ E(X^2 + Y^2) = \int_{0}^{1} \int_{0}^{3x} x^3 \, dy \, dx + \int_{0}^{1} \int_{0}^{3x} x y^2 \, dy \, dx \]
首先计算第一个部分:
\[ \int_{0}^{1} \int_{0}^{3x} x^3 \, dy \, dx = \int_{0}^{1} x^3 \left( \int_{0}^{3x} 1 \, dy \right) \, dx = \int_{0}^{1} x^3 \cdot 3x \, dx = \int_{0}^{1} 3x^4 \, dx = 3 \left[ \frac{x^5}{5} \right]_{0}^{1} = 3 \cdot \frac{1}{5} = \frac{3}{5} \]
接下来计算第二个部分:
\[ \int_{0}^{1} \int_{0}^{3x} x y^2 \, dy \, dx = \int_{0}^{1} x \left( \int_{0}^{3x} y^2 \, dy \right) \, dx = \int_{0}^{1} x \cdot \left[ \frac{y^3}{3} \right]_{0}^{3x} \, dx = \int_{0}^{1} x \cdot \frac{(3x)^3}{3} \, dx = \int_{0}^{1} x \cdot \frac{27x^3}{3} \, dx = \int_{0}^{1} 9x^4 \, dx = 9 \left[ \frac{x^5}{5} \right]_{0}^{1} = 9 \cdot \frac{1}{5} = \frac{9}{5} \]
将两个部分的结果相加,得到:
\[ E(X^2 + Y^2) = \frac{3}{5} + \frac{9}{5} = \frac{12}{5} \]
因此,最终答案是:
\[ \boxed{\frac{12}{5}} \]