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設隨機變量X與Y獨立同分布,且都服從標準正態分布N(0,1),試證:U=X^2+Y^2與V=X/Y相互獨立

導讀結論是,如果隨機變量X和Y獨立同分布,且都服從標準正態分布N(0,1),可以證明U=X^2+Y^2與V=X/Y之間的獨立性。具體來說,X和Y的聯合概率密度函數f(x,y)等于各自概率密度函數的乘積,即f(x,y)=1/(2π)e^(-x-y)。為了計算U=X^2+Y^2取值為1的概率,可以將積分區域轉換為極坐標,其中x=rcosθ,y=rsinθ,且0≤r≤1,0≤θ≤2π。通過計算極坐標下的積分,我們得到P(X^2+Y^2=1)=1/2-1/(2e),這表明U的分布與Y無關。

結論是,如果隨機變量X和Y獨立同分布,且都服從標準正態分布N(0,1),我們可以證明U=X^2+Y^2與V=X/Y之間的獨立性。具體來說,X和Y的聯合概率密度函數f(x,y)等于各自概率密度函數的乘積,即f(x,y)=1/(2π)e^(-x-y)。為了計算U=X^2+Y^2取值為1的概率,我們可以將積分區域轉換為極坐標,其中x=rcosθ,y=rsinθ,且0≤r≤1,0≤θ≤2π。通過計算極坐標下的積分,我們得到P(X^2+Y^2=1)=1/2-1/(2e),這表明U的分布與Y無關。

獨立事件的定義是,如果事件A和B滿足P(AB)=P(A)P(B),則稱A和B獨立。對于U和V,由于U的定義依賴于X和Y的平方和,而V是X除以Y,它們各自的概率分布獨立于對方,所以U和V的聯合概率可以分解為各自概率的乘積,即P(U=V)=P(U)*P(V),這進一步證實了它們的獨立性。這種獨立性不僅僅適用于U和V,也可以推廣到任意數量的獨立事件之間,只要它們的聯合概率等于各自概率的乘積,這些事件就被稱為相互獨立。

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