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[工科概率论] 二维随机变量的函数分布

和的分布#

设随机变量Z=X+YZ = X + Y,则ZZ的概率密度函数为

通用方法#

先求出分布函数

FZ(z)=P(Zz)=P(X+Yz)=x+yzf(x,y)dxdyF_Z(z) = P(Z \le z) = P(X + Y \le z) = \iint_{x+y \le z} f(x,y) \, dx \, dy

建议画图辅助理解积分区域,x+yx+y其实是一条斜线,只要求这条斜线下方原区域被切割出的部分即可,然后对FZ(z)F_Z(z)关于zz求导,得到概率密度函数

这种方法使用于任何情况,不论XXYY是否独立,ZZ为何种函数形式,并不是只能用于和的分布

卷积法#

如果XXYY独立,则有更简便的方法,直接使用卷积公式

fZ(z)=fX(x)fY(zx)dxf_Z(z) = \int_{-\infty}^{\infty} f_X(x) f_Y(z - x) \, dx

其中fX(x)f_X(x)fY(y)f_Y(y)分别为XXYY的边缘概率密度函数,通常遇到的密度函数都是分段函数,计算时需要分段积分,然后将结果拼接

CAUTION

这种方法只适用于XXYY独立,且ZZ为两者和的情况,如果是其他函数形式(如乘积、商等),则需要使用通用方法求解

Z=XYZ=X-Y也适用但我觉得还是有点烧脑了,不如直接用通用方法得了,或者说卷积本来就挺烧脑的,列式子很爽等算的时候就知道拆分区域麻烦了,zxz-x的区域变换真不太好想,我还是喜欢通用的方法

待续#

[工科概率论] 二维随机变量的函数分布
https://a1kari8.github.io/posts/probability_theory/bivar_rv_func_dist/
作者
A1kari8
发布于
2025-11-23
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0