四、随机变量的相互独立性
前面介绍过随机事件的独立性的概
念,这一节将利用事件独立性的定义给
出随机变量相互独立的定义。随机变量
的独立性是概率论中的一个重要概念.
n个随机变量的独立性
1 2
1 2
1 1 2 2 1 1
1 2
, , ,
, , ,
{ , , , , } { } { ,}
, , ,
n
n
n n n n
n
n
x x x
P x x x P x P x
x x x
x x x x x
x x x
< < < = < <
L
L
L L
L
设 为 个随机变量,如果对任
意的 成立,
义
则称 相互独立的.
定 3.2.3
对于分布
数而言,独立性表现为
1 2 1 1 2 2( , , , ) ( ) ( ) ( )n n nF x x x F x F x F x=L L
离散型情形下,独立性表现为
1 1 2 2 1 1{ , , , } { } { }n n n nP x x x P x P xx x x x x= = = = = =L L
连续型随机变量的独立性表现为
)()()(),,,( 221121 nn xpxpxpxxxp LL = n
1 2
1 2
1 1 2 2 1 1
1 2
, , ,
{ , , , } { }, , { }
, , ,
n
n
n n n n
n
n
A A A
P A A A P A P A
x x x
x x x x x
x x x
Î Î Î = Î Î
Û
L
L
L L
L
设 为 维随机变量,如果对任意的一维
博雷尔点集 , , , ,
相互独立,
证明需要测度论的相关知识,因此从略。
{ , } { } { }
,
n m
P A B P A P B
A B n m
x h x h
x h x hÎ Î = Î Î
设 为 维随机变量, 为 维随机变量, 与
相互独立,则
其中 分别为任意一个 维及 维博雷尔点集.
1 2 , , , (2 )n r r nx x x £
题5
例:设( , )的联合概率分布
(1)求 ,的边沿概率函数;
(2)判断 与 是否独立?
(3)求在 =1的条件下, 的条件概率函数;
(4)求在 =1的条件下, 的条件分布函数.
1
2
3
0 1 2 3
27
1
9
2
9
4
27
8
9
2
3
2
9
1
00
27
60
0
27
6
27
6
27
6
27
100
27
2
x
x
x
x
x
x
h
h
h
h
h
h
)(1 ixp
)(2 jyp
9
2
3
2
9
1
321
解:(1)
(2)QP{ =1, =0}=2/27 (1/9) (8/27)=P{ =1}P{ =0}
与 不独立。
(3)P{ =0| =1}=P{ =1, =0}/P{ =1}=2/3
P{ =1| =1}=P{ =1, =1}/P{ =1}=0
P{ =2| =1}=P{ =1, =2}/P{ =1}=0
P{ =3| =1}=P{ =1, =3}/P{ =1}=1/3
(4)
P( =i) P( =j) 27
1
9
2
9
4
27
8
3210h
h
x
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
x
x x
x
x
ï
î
ï
í
ì
>
£<
£
==
3,1
30,
3
2
0,0
)1|(
x
x
x
xyF
x
xxx
xxx
xxx
x
¹h ´
\
例题6
),,( 321 xxx设 的联合密度函数为
试证 两两独立,但不相互独立。
证明:
321 ,, xxx
ïî
ï
í
ì p<<-
p=
其他,0
2,,0),sinsinsin1(
8
1
),,( 3 zyxzyxzyxp
p<<
p
=
p
==
p<<
p
=-
p
=
ò ò
ò
¥+
¥-
p
xxx
p
xx
20,
2
1
4
1),()(
2,0,
4
1)sinsinsin1(
8
1),(
2
2
0,
23
2
0,
211
21
xdydyyxfxp
yxdzzyxyxp
p
p
p
p
p
p
p
p
x
x
xx
xx
20
2
1
20
2
1
20
4
1
20
4
1
3
2
32
31
2
2
<<=
<<=
<<=
<<=
zzp
yyp
zyzyp
zxzxp
,)(
,)(
,,),(
,,),(
,
,
同理
立。两两独立,但不相互独,,从而
故
321
,,
,
,
,
)()()(),,(
)()(),(
)()(),(
)()(),(
321321
3232
3131
2121
xxx
¹
=
=
=
xxxxxx
xxxx
xxxx
xxxx
zpypxpzyxp
zpypzyp
zpxpzxp
ypxpyxp
例题7
设 ,即其联合密度函数
为
证明若r=0,则 与 独立。
);,;,(~),( 2211 rmmN sshx
]})())((2
)([
)1(2
1exp{
12
1),(
2
2
2
21
2
1
2
22
21
s
-
+
ss
--
-
s
-
-
-
-sps
=
bybyaxr
ax
rr
yxp
x h
独立。与,即所以
而
时,有证:
hx=
sp
=
sp
=
sps
=
=
s
-
-
s
-
-
s
-
+
s
-
-
)()(),(
2
1)(
2
1)(
2
1),(
0
21
2
)(
2
2
2
)(
1
1
]
2
)(
2
)([
21
2
2
2
2
2
1
2
1
2
2
2
2
2
1
2
1
ypxpyxp
eyp
exp
eyxp
r
my
mx
mymx
作 业
习题三
20,21,22,26