【概率论与数理统计 Probability and Statistics 9】——二维随机变量的条件分布(离散+连续)与条件密度(连续)
本次博客笔记我们将会接触到条件分布(包括离散型和连续型)。关于条件分布,据说是考研很喜欢出的一个知识点,所以博主也列出来一些解题的秘密武器!一起来看看吧!
一、条件分布的定义
F ( x ∣ A ) = P { X ≤ x ∣ A } F(x|A) = P\{X≤x|A\} F(x∣A)=P{X≤x∣A}
至于这个定义,其实就是条件概率嘛: P { X ≤ x ∣ A } = P { X ≤ x , A } P ( A ) P\{X≤x|A\} = \frac{P\{X ≤ x, A\}}{P(A)} P{X≤x∣A}=P(A)P{X≤x,A}
二、二维离散型条件分布的计算
我们直接上具体的例子,难度其实是不大的:已知 X, Y 的联合分布表如下:
| X\Y | 0 | 1 |
|---|---|---|
| 0 | 0.1 | 0.3 |
| 1 | 0.3 | 0.3 |
需要计算各种条件分布。
因为是离散型的随机变量,X 或者 Y 的取值被限定在了那几个值里面。所以各种条件概率就可以表示为: P { X = 0 ∣ Y = 0 } ; P { X = 1 ∣ Y = 0 } ; P { X = 0 ∣ Y = 1 } ; P { X = 1 ∣ Y = 1 } P { Y = 0 ∣ X = 0 } ; P { Y = 1 ∣ X = 0 } ; P { Y = 0 ∣ X = 1 } ; P { Y = 1 ∣ X = 1 } P\{X=0|Y=0\};P\{X=1|Y=0\};P\{X=0|Y=1\};P\{X=1|Y=1\}\\ P\{Y=0|X=0\};P\{Y=1|X=0\};P\{Y=0|X=1\};P\{Y=1|X=1\} P{X=0∣Y=0};P{X=1∣Y=0};P{X=0∣Y=1};P{X=1∣Y=1}P{Y=0∣X=0};P{Y=1∣X=0};P{Y=0∣X=1};P{Y=1∣X=1}
这种题目有固定解法:
【1】先把 X, Y 的边缘分布求出来(这在上一篇 B l o g Blog Blog 里面涉及了)也就是说,通过这一步,我们可以计算得到: P { X = 0 } , P { X = 1 } , P { Y = 0 } , P { Y = 1 } P\{X=0\}, P\{X=1\}, P\{Y=0\}, P\{Y=1\} P{X=0},P{X=1},P{Y=0},P{Y=1}
【2】我们举一个例子说明:如果要求的是 P { X = 1 ∣ Y = 0 } P\{X=1|Y=0\} P{X=1∣Y=0},那么根据定义可以表示为: P { X = 1 ∣ Y = 0 } = P { X = 1 , Y = 0 } P { Y = 0 } P\{X=1|Y=0\} = \frac{P\{X=1,Y=0\}}{P\{Y=0\}} P{X=1∣Y=0}=P{Y=0}P{X=1,Y=0}
我们发现: P { X = 1 , Y = 0 } P\{X=1,Y=0\} P{X=1,Y=0} 就是联合分布表里面 X = 1, Y = 0 的概率嘛,直接从上表找到即可(为0.3)
【3】除一下秒得结果
三、连续型随机变量的条件分布和条件密度
同样,我们先简单给出定义:
对于 X, Y 两个随机变量,其联合密度函数已知: f ( x , y ) f(x,y) f(x,y),又已知了它们的边缘密度函数 f X ( x ) , f Y ( y ) f_X(x), f_Y(y) fX(x),fY(y)
如果 f Y ( y ) > 0 f_Y(y)>0 fY(y)>0,那么在 Y = y 的条件下 X 的条件分布函数即为: F ( x ∣ y ) = ∫ − ∞ x f ( u , y ) f Y ( y ) d u F(x|y) = \int_{-∞}^x\frac{f(u, y)}{f_Y(y)}du F(x∣y)=∫−∞xfY(y)f(u,y)du
两边一同时求导就可以得到 X 的条件密度函数了(值得一提的是,对等式右边是一个变上限积分的求导)得到 f ( x ∣ y ) = F ′ ( x ∣ y ) = f ( x , y ) f Y ( y ) (1) f(x|y) = F'(x|y) = \frac{f(x,y)}{f_Y(y)}\tag{1} f(x∣y)=F′(x∣y)=fY(y)f(x,y)(1)
同理,Y 的条件密度函数也是一样的: f ( y ∣ x ) = f ( x , y ) f X ( x ) (2) f(y|x) = \frac{f(x,y)}{f_X(x)}\tag{2} f(y∣x)=fX(x)f(x,y)(2)
不过大家在计算的时候要注意一点:如果题目是这样问的:求 f ( y ∣ x = 2 ) f(y|x = 2) f(y∣x=2),那么我们的计算公式就应该变成: f ( 2 , y ) f X ( 2 ) \frac{f(2, y)}{f_X(2)} fX(2)f(2,y)
好啦,这就是本次 B l o g Blog Blog 的全部内容,下一篇 B l o g Blog Blog 我们将会学习二维随机变量函数的分布和分布密度(包括离散型和连续型)
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