两个随机变量函数Z=X+Y的概率密度推导.主要是变量替换这种思想,

问题描述:

两个随机变量函数Z=X+Y的概率密度推导.主要是变量替换这种思想,
对于概率论常用的变量替换(也叫线性变换),到目前还没有有效的理解.比如正态分布化为标准正态分布……
现在有一个问题,就是Z=X+Y分布的概率密度函数.书上是这样写的:用 y=u-x 替换.也就是把y 换成u-x (y不是等于z-x吗,为什么还要用u-x替换?)
然后dy相应的变为d(u-x)了,也就是du了,这点还明白.可是积分上限,怎么由Z-X变成Z了啊?
附两幅浙大教材的截图,这样比较直观.
现在问题范围更加窄了,我现在只需要一个“是”或者“不是”.请看我的问题:
d(u-x)里,x是视为常数,因此d(u-x)变成du的瞬间,上限下限都得相应替换.即u=x+y,也是z了.我特意自己举了一个例子,证实了积分变量即使是相等如d(t-1)=dt,但由于积分形势的不变性,如果变成dt了,积分方式就发生了本质的改变,于是积分上限必须变化!这个过程平时都想当然了,如果做其他的定积分题我也会这么做.只是因为浙大概率的界面不太友好,于是卡在了这个过程中.现在我只希望能知道,我所说的这段话,是正确的吧?
1个回答 分类:数学 2014-09-20

问题解答:

我来补答
因为将x用u来替换,积分上下界也要同时变换,即上界由原本的x=z-y变为z-y=u-y,得出u=z
PS:实际解题时也可以不用u做替换,只要你知道上下界的积分区域,做题时不要搞混就可以了.这点和积分替换是一个道理.但如果不能很好区分,最好在求分布函数时使用u,而不要用x,因为此时积分区域本身也是用x,y表示,所以混淆概率比较大.
再问: 我还是有点不明白:dx在变量替换后变为d(u-y),这二者本质是相等的啊,上限为什么要变化?由z-y变成u-y就可以了啊。u-y怎么还得成为z呢? 我感觉我之所以不明白,可能是d(u-y)等价于du吧。如果du了,其实还是和d(u-y)一样的,这样也就没有必要变上限了。 或许我想多了,d(u-y)直接就变成du了,然后针对于u的上限就是Z了? 还麻烦再解释一下,可能对您十分顺理成章的事,我还没接触过。我还会再追加奖励的
再答: 这部分确实是概率的难点,因为除了概率本身的理解,还涉及到积分问题。 首先,x的上限是z-y,这是对应x的,所以当积分变为u时,要对应改变为u的范围。 需要注意的是,通过变量代换后,d(u-y)并不等价于du,仅仅只是求导后d(u-y)=du而已。而求积分时,需要用u的上下限,所以有u=x+y=z-y+y=z。 我想,你可能是混淆了积分的做法。实际上,在求解积分时,当积分用变量替换时,有两种方法,一种是用替换变量替代原式,本题解释就是这样。还有一种是不直接写出替换变量,比如用d(u-y)直接替换du,这个时候,积分上下限依然是对应u的,在求出积分后,上下限数字是代入u,而不是u-y。这点是要注意的。 PS:这个知识点是高数积分的变量替换法,属于积分的第一类变换,如果还是不能理解的话,可以看看高数积分的这个知识点。
再问: 平时做定积分时,都条件反射似的直接变量代换同时上下限改变,但其中的过程却没真正理解。我自己设计了一个简单的定积分:∫ x dx (积分限为0-1),然后用变量替换,x=t-1 ,则变为: ∫ (t-1) d(t-1),其实t-1正如u-x,本质还是x(概率密度推导这个题为y),积分上下限不改变。虽然d(t-1)=dt,但积分变量已经变成了dt,所以就要发生上下限的变动了(由0-1变成1-2)。结果也证明,只有这样才能保证数值相等。
 
 
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