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数学
题目

设随机变量X的概率密度函数为f_X(x),则Y=X^3的概率密度函数为()A. f(y)= f_X(sqrt[3](y))cdot (1)/(3) y^-(2)/(3)B. f(y)= f_X(y)C. f(y)= f_X(x^3)cdot 3x^2D. f(y)= f_X(sqrt[3](y))

设随机变量X的概率密度函数为$f_X(x)$,则$Y=X^3$的概率密度函数为()

A. $f(y)= f_X(\sqrt[3]{y})\cdot \frac{1}{3} y^{-\frac{2}{3}}$

B. $f(y)= f_X(y)$

C. $f(y)= f_X(x^3)\cdot 3x^2$

D. $f(y)= f_X(\sqrt[3]{y})$

题目解答

答案

A. $f(y)= f_X(\sqrt[3]{y})\cdot \frac{1}{3} y^{-\frac{2}{3}}$

解析

考查要点:本题主要考查随机变量函数的概率密度求解方法,特别是利用变量变换法推导新随机变量的概率密度函数。

解题核心思路:
当随机变量 $Y$ 是 $X$ 的严格单调可导函数时,可通过以下步骤求 $Y$ 的概率密度函数:

  1. 确定反函数:将 $Y = g(X)$ 反解为 $X = g^{-1}(Y)$;
  2. 计算导数:求反函数对 $y$ 的导数 $\frac{d}{dy} g^{-1}(y)$;
  3. 代入公式:$f_Y(y) = f_X(g^{-1}(y)) \cdot \left| \frac{d}{dy} g^{-1}(y) \right|$。

破题关键点:

  • 识别函数单调性:$Y = X^3$ 在全体实数上严格单调递增,满足变量变换法的条件;
  • 正确计算反函数的导数:反函数为 $X = y^{1/3}$,其导数为 $\frac{1}{3} y^{-2/3}$;
  • 代入公式时注意变量替换:原密度函数中的变量需替换为反函数表达式。

步骤1:确定反函数
由 $Y = X^3$ 得反函数 $X = Y^{1/3}$,即 $g^{-1}(y) = y^{1/3}$。

步骤2:计算反函数的导数
对 $y$ 求导:
$\frac{d}{dy} y^{1/3} = \frac{1}{3} y^{-2/3}.$

步骤3:代入变量变换公式
根据公式:
$f_Y(y) = f_X(g^{-1}(y)) \cdot \left| \frac{d}{dy} g^{-1}(y) \right| = f_X(y^{1/3}) \cdot \frac{1}{3} y^{-2/3}.$

选项分析:

  • 选项A 正确匹配推导结果;
  • 选项D 缺少导数项;
  • 选项C 错误地保留了原变量 $x$;
  • 选项B 未进行任何变换。
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