题目
2.已知某种电子器件包含两个主要组件,分别以X和Y表示这两个组件的使用寿命(单位:h).设(X,Y)的联合分布函数为F(x,y)=}1-e^-0.01x-e^-0.01y+e^-0.01(x+y),xgeqslant 0,ygeqslant 0,0,其他,求这两个组件的使用寿命都超过120h的概率.
2.已知某种电子器件包含两个主要组件,分别以X和Y表示这两个组件的使用寿命(单位:h).设(X,Y)的联合分布函数为F(x,y)=
$\begin{cases}1-e^{-0.01x}-e^{-0.01y}+e^{-0.01(x+y)},x\geqslant 0,y\geqslant 0,\\0,其他,\end{cases}$
求这两个组件的使用寿命都超过120h的概率.
题目解答
答案
根据题目给出的联合分布函数 $ F(x, y) = \begin{cases} 1 - e^{-0.01x} - e^{-0.01y} + e^{-0.01(x+y)}, & x \geq 0, y \geq 0, \\ 0, & \text{其他}, \end{cases} $,
我们需要求 $ P(X > 120, Y > 120) $。
首先,观察联合分布函数的形式,可以将其分解为:
$F(x, y) = (1 - e^{-0.01x})(1 - e^{-0.01y}),$
这表明 $ X $ 和 $ Y $ 独立。
接下来,计算单个变量超过120小时的概率:
$P(X > 120) = 1 - P(X \leq 120) = 1 - F(120, +\infty) = 1 - (1 - e^{-1.2}) = e^{-1.2},$
同理,$ P(Y > 120) = e^{-1.2} $。
由于 $ X $ 和 $ Y $ 独立,两变量同时超过120小时的概率为:
$P(X > 120, Y > 120) = P(X > 120) \times P(Y > 120) = e^{-1.2} \times e^{-1.2} = e^{-2.4}.$
答案: $\boxed{e^{-2.4}}$(约等于0.0907)。
解析
本题考查二维随机变量的联合分布函数以及独立事件概率的计算。解题思路如下:
- 首先,通过对联合分布函数 $F(x,y)$ 的形式进行分析,判断两个随机变量 $X$ 和 $Y$ 是否独立。
- 然后,根据分布函数的性质计算 $P(X\leqslant 120)$ 和 $P(Y\leqslant 120)$,进而得到 $P(X > 120)$ 和 $P(Y > 120)$。
- 最后,利用随机变量的独立性计算 $P(X > 120,Y > 120)$。
详细解析
- 判断 $X$ 和 $Y$ 的独立性:
已知联合分布函数 $F(x,y)=\begin{cases}1 - e^{-0.01x}-e^{-0.01y}+e^{-0.01(x + y)},&x\geqslant 0,y\geqslant 0\\0,&\text{其他}\end{cases}$,对其进行变形可得:
$F(x,y)=(1 - e^{-0.01x})(1 - e^{-0.01y})$
设 $F_X(x)$ 为 $X$ 的边缘分布函数,$F_Y(y)$ 为 $Y$ 的边缘分布函数。
当 $x\geqslant 0$ 时,$F_X(x)=\lim_{y\rightarrow+\infty}F(x,y)=\lim_{y\rightarrow+\infty}(1 - e^{-0.01x})(1 - e^{-0.01y})=1 - e^{-0.01x}$;当 $x < 0$ 时,$F_X(x)=0$。
当 $y\geqslant 0$ 时,$F_Y(y)=\lim_{x\rightarrow+\infty}F(x,y)=\lim_{x\rightarrow+\infty}(1 - e^{-0.01x})(1 - e^{-0.01y})=1 - e^{-0.01y}$;当 $y < 0$ 时,$F_Y(y)=0$。
因为 $F(x,y)=F_X(x)F_Y(y)$ 对任意的 $x,y$ 都成立,所以 $X$ 和 $Y$ 相互独立。 - 计算 $P(X > 120)$ 和 $P(Y > 120)$:
根据分布函数的性质,$P(X\leqslant 120)=F(120,+\infty)$,将 $x = 120$ 代入 $F_X(x)$ 可得:
$P(X\leqslant 120)=1 - e^{-0.01\times120}=1 - e^{-1.2}$
则 $P(X > 120)=1 - P(X\leqslant 120)=1-(1 - e^{-1.2})=e^{-1.2}$
同理,$P(Y > 120)=1 - P(Y\leqslant 120)=1-(1 - e^{-1.2})=e^{-1.2}$ - 计算 $P(X > 120,Y > 120)$:
由于 $X$ 和 $Y$ 相互独立,根据独立事件的概率乘法公式 $P(A\cap B)=P(A)P(B)$,可得:
$P(X > 120,Y > 120)=P(X > 120)P(Y > 120)=e^{-1.2}\times e^{-1.2}=e^{-2.4}$