kaoyan1basic 概率论与数理统计 第16题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第16题(填空题) 16.设随机变量 $X, Y$ 均服从参数为 $\lambda$ 的泊松分布,且 $\displaystyle \rho_{X Y}=-\frac{1}{2}, U=2 X+Y$ ,则 $U$ 与 $X$ 的相关系数为 $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{3}$ **解析**: 步骤1:$X,Y\sim P(\lambda)$,则$E(X)=E(Y)=\lambda$,$D(X)=D(Y)=\lambda$,$\displaystyle \operatorname{Cov}(X,Y)=\rho_{XY}\sqrt{D(X)D(Y)}=-\frac12\lambda$。 步骤2:$U=2X+Y$,则$\displaystyle \operatorname{Cov}(U,X)=\operatorname{Cov}(2X+Y,X)=2D(X)+\operatorname{Cov}(Y,X)=2\lambda-\frac12\lambda=\frac32\lambda$。 步骤3:$D(U)=D(2X+Y)=4D(X)+D(Y)+4\operatorname{Cov}(X,Y)=4\lambda+\lambda-2\lambda=3\lambda$,$D(X)=\lambda$。 步骤4:相关系数$\displaystyle \rho_{UX}=\frac{\operatorname{Cov}(U,X)}{\sqrt{D(U)D(X)}}=\frac{\frac32\lambda}{\sqrt{3\lambda\cdot\lambda}}=\frac{3}{2\sqrt{3}}=\frac{\sqrt{3}}{3}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:计算协方差 Cov(U, X)
由 U=2X+Y,得 Cov(U,X)=Cov(2X+Y,X)=2Cov(X,X)+Cov(Y,X)=2D(X)+Cov(X,Y)。已知 X,Y~P(λ),故 D(X)=λ,Cov(X,Y)=ρ_XY√(D(X)D(Y)) = (-1/2)λ = -λ/2。代入得 Cov(U,X)=2λ - λ/2 = 3λ/2。
公式:Cov(aX+bY, Z)=aCov(X,Z)+bCov(Y,Z); Cov(X,X)=D(X)
提示:注意协方差的双线性性质
步骤 2/3
目标:计算方差 D(U)
D(U)=D(2X+Y)=4D(X)+D(Y)+4Cov(X,Y)=4λ+λ+4*(-λ/2)=5λ-2λ=3λ。
公式:D(aX+bY)=a^2D(X)+b^2D(Y)+2abCov(X,Y)
提示:注意协方差项系数为2ab,这里a=2,b=1,故2ab=4
步骤 3/3
目标:计算相关系数 ρ_UX
ρ_UX = Cov(U,X) / √(D(U)D(X)) = (3λ/2) / √(3λ * λ) = (3/2) / √3 = 3/(2√3) = √3/3。
公式:ρ_XY = Cov(X,Y) / √(D(X)D(Y))
提示:化简时分子分母约去λ

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