题目
对于任意两个随机变量X和Y,都有E(XY) = E(X)E(Y)成立。( )
对于任意两个随机变量X和Y,都有E(XY) = E(X)E(Y)成立。( )
题目解答
答案
该陈述错误。
对于任意两个随机变量 $X$ 和 $Y$,等式 $E(XY) = E(X)E(Y)$ 成立的条件是 $X$ 和 $Y$ 相互独立。若 $X$ 和 $Y$ 不独立,该等式不一定成立。例如,当 $Y = X$ 时,$E(XY) = E(X^2)$,而 $E(X)E(Y) = [E(X)]^2$,两者通常不相等(除非 $X$ 为常数)。
反例:
设 $X$ 服从伯努利分布($P(X=1)=p$,$P(X=0)=1-p$),则 $E(X) = p$,$E(X^2) = p$,但 $[E(X)]^2 = p^2$,当 $p \neq 0, 1$ 时,$E(X^2) \neq [E(X)]^2$。
答案: $\boxed{\times}$
解析
本题考查随机变量数学期望的性质以及随机变量独立性的相关知识。解题的关键在于明确$E(XY) = E(X)E(Y)$成立的条件,并通过反例来判断该陈述的正确性。
- 首先明确数学期望的性质:对于任意两个随机变量$X$和$Y$,等式$E(XY) = E(X)E(Y)$成立的充分条件是$X$和$Y$相互独立。也就是说,只有当$X$和$Y$相互独立时,这个等式才一定成立;若$X$和$Y$不独立,该等式不一定成立。
- 然后构造反例进行验证:
- 当$Y = X$时,此时$X$和$Y$显然不独立(因为它们是同一个随机变量)。
- 计算$E(XY)$,将$Y = X$代入可得$E(XY)=E(X^2)$。
- 计算$E(X)E(Y)$,因为$Y = X$,所以$E(X)E(Y)=E(X)\times E(X)=[E(X)]^2$。
- 一般情况下,$E(X^2)$和$[E(X)]^2$是不相等的,除非$X$为常数。
- 最后给出具体的反例:
- 设$X$服从伯努利分布,其概率分布为$P(X = 1)=p$,$P(X = 0)=1 - p$。
- 根据数学期望的定义$E(X)=\sum_{i}x_{i}P(X = x_{i})$,可得$E(X)=1\times p+0\times(1 - p)=p$。
- 计算$E(X^2)$,同样根据数学期望的定义$E(X^2)=\sum_{i}x_{i}^{2}P(X = x_{i})$,因为$1^2 = 1$,$0^2 = 0$,所以$E(X^2)=1^2\times p+0^2\times(1 - p)=p$。
- 而$[E(X)]^2=p^2$。
- 当$p\neq0$且$p\neq1$时,$p\neq p^2$,即$E(X^2)\neq[E(X)]^2$,这就说明原陈述是错误的。