连续型随机变量的函数分布及例题

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一般情况,如果随机变量Z是二维连续型随机变量(X,Y)的函数:

Z=g(X,Y)

且(X,Y)的联合概率密度函数为f(x,y),则可用以下方式求Z的分布函数:

F_{Z}(z)=P\begin{Bmatrix} Z\leqslant z \end{Bmatrix}=P\begin{Bmatrix} g(X,Y)\leqslant z \end{Bmatrix}=\iint_{D_{z}}f(x,y)dxdy

其中 D_{z} 为  xOy 平面上由 g(x,y)\leqslant z 所决定的区域


欢迎大家来讨论这个例题:

设二维连续型随机变量(X,Y)的联合概率密度函数为f(x,y),求 Z=\frac{X}{Y} 的概率密度函数 f_{Z}(z)

解:设Z的分布函数为F_{Z}(z),则

F_{Z}(z)=P\begin{Bmatrix} Z\leqslant z \end{Bmatrix}=P\begin{Bmatrix} \frac{X}{Y}\leqslant Z\end{Bmatrix}=\iint_{x/y\leqslant z}f(x,y)dxdy=\int_{0}^{+\infty }\int_{-\infty }^{zy}f(x,y)dxdy+\int_{-\infty }^{0 }\int_{zy }^{+\infty }f(x,y)dxdy

故Z的概率密度函数为

f_{Z}(z)=F_{Z}'(z)=\int_{0}^{+\infty }yf(zy,y)dy-\int_{-\infty}^{0}yf(zy,y)dy=\int_{-\infty}^{+\infty}\begin{vmatrix} y \end{vmatrix}f(zy,y)dy

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