3.设随机变量(X,Y)~N(2,2,1,4,0),则D(丨X-Y丨)=
时间: 2024-03-28 19:40:10 浏览: 176
首先,根据定义,$D(|X-Y|) = E(|X-Y|) - |E(X-Y)|$。
然后,我们可以求出$E(|X-Y|)$和$E(X-Y)$:
$E(|X-Y|) = \int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}|x-y|f(x,y)dxdy$
$= \int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{x}|x-y|f(x,y)dxdy + \int_{-\infty}^{\infty}\int_{x}^{\infty}|x-y|f(x,y)dxdy$
$= \int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{x}(x-y)f(x,y)dxdy + \int_{-\infty}^{\infty}\int_{x}^{\infty}(y-x)f(x,y)dxdy$
$= 2\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{x}(x-y)f(x,y)dxdy$
$= 4\int_{-\infty}^{\infty}\int_{0}^{\infty}(x-y)f(x,y)dxdy$
$= 4\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{y}(y-x)f(x,y)dxdy$
$= 4\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{y}xf(x,y)dxdy - 4\int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{y}yf(x,y)dxdy$
$= 4E(X) - 4E(Y)$
其中,我们使用了对称性,将积分区域变为$x<y$或$x>y$。
另外,$E(X-Y) = E(X) - E(Y) = 2-1=1$。
所以,$D(|X-Y|) = E(|X-Y|) - |E(X-Y)| = 4E(X) - 4E(Y) - 1$。
接下来,我们需要求出$E(X)$和$E(Y)$:
$E(X) = \int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}xf(x,y)dxdy$
$= \int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty}x\frac{1}{2\pi}\exp\left(-\frac{(x-2)^2}{2}\right)\exp\left(-\frac{(y-1)^2}{8}\right)dxdy$
$= \int_{-\infty}^{\infty}x\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\exp\left(-\frac{(x-2)^2}{2}\right)\left[\int_{-\infty}^{\infty}\frac{1}{2\sqrt{2\pi}}\exp\left(-\frac{(y-1)^2}{8}\right)dy\right]dx$
$= \int_{-\infty}^{\infty}x\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\exp\left(-\frac{(x-2)^2}{2}\right)dx$
这是一个标准正态分布的期望,因此$E(X) = 2$。
同理,$E(Y) = 1$。
因此,$D(|X-Y|) = 4E(X) - 4E(Y) - 1 = 4\times2 - 4\times1 - 1 = 3$。
因此,$D(|X-Y|) = 3$。
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