问答题 设随机变量(X,Y)服从区域D上的均匀分布,D=(x,y)|0≤x≤2,0≤y≤2,令U=(X+Y)2,试求EU与DU.

【正确答案】[解法一] 令V=X+Y,先求V的分布函数F(v)与密度函数f(v).

其中,D1与D2如图所示. 于是




因此
[解法二] 直接应用随机变量函数的期望公式:若(X,Y)~f(x,y),则有

具体到本题

[解法三] 就本题具体条件可以判断该二维均匀分布随机变量(X,Y)的两个分量X与Y相互独立,且都服从区间[0,2]上均匀分布,因此有

由于X与Y独立,因此X3与Y,X2与Y2,X与Y3也分别独立,其乘积的期望等于期望的乘积.
EU2=EX4+4EX3EY+6EX2EY2+4EXEY3+EY4
【答案解析】求一个随机变量U的数字特征,可以先求出U的概率密度,再计算EU与DU.
①在[解法一]中求X+Y的概率密度f(v)亦可用独立和的卷积公式,即

由于只有当0≤x≤2,0≤v-x≤2时,即0≤x≤2,v-2≤x≤t时,被积函数才不等于0,且此时,于是