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文檔簡介

第三節協方差及相關系數協方差相關系數課堂練習

前面我們介紹了隨機變量的數學期望和方差,對于二維隨機變量(X,Y),我們除了討論X與Y的數學期望和方差以外,還要討論描述X和Y之間關系的數字特征,這就是本講要討論的協方差和相關系數

量E{[X-E(X)][Y-E(Y)]}稱為隨機變量X和Y的協方差,記為Cov(X,Y),即

一、協方差2.簡單性質Cov(X,Y)=E{[X-E(X)][Y-E(Y)]}1.定義(1)Cov(X,C)=0,C為常數;(2)Cov(X,X)=D(X)(3)Cov(X,Y)=Cov(Y,X)(6)Cov(X1+X2,Y)=Cov(X1,Y)+Cov(X2,Y)(5)Cov(aX,bY)=abCov(X,Y)a,b是常數(7)D(X±Y)=D(X)+D(Y)±2Cov(X,Y)(4)Cov(aX+b,Y)=aCov(X,Y)a,b是常數

Cov(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y)

可見,若X與Y獨立,則Cov(X,Y)=0.3.計算協方差的一個簡單公式由協方差的定義及期望的性質,可得Cov(X,Y)=E{[X-E(X)][Y-E(Y)]}=E(XY)-E(X)E(Y)-E(Y)E(X)+E(X)E(Y)=E(XY)-E(X)E(Y)即

協方差的大小在一定程度上反映了X和Y相互間的關系,但它還受X與Y本身度量單位的影響.例如:Cov(kX,kY)=k2Cov(X,Y)

為了克服這一缺點,對協方差進行標準化,這就引入了相關系數

.二、相關系數為隨機變量X和Y的相關系數

.定義:

設D(X)>0,D(Y)>0,稱在不致引起混淆時,記

.相關系數的性質:證:由方差的性質和協方差的定義知,對任意實數b,有0≤D(Y-bX)=b2D(X)+D(Y)-2b

Cov(X,Y)令,則上式為

D(Y-bX)=

由于方差D(Y)是正的,故必有1-≥0,所以||≤1。存在常數a,b(b≠0),使P{Y=a+bX}=1,即X和Y以概率1線性相關.3.X和Y獨立時,

=0,但其逆不真.由于當X和Y獨立時,Cov(X,Y)=0.故=0但由并不一定能推出X和Y獨立.例1

設X~N(0,1),Y=X2,求X和Y的相關系數。4.若,稱X和Y不相關。定理:若隨機變量X與Y的方差都存在,且均不為零;則下列四個命題等價。(1);(2)cov(X,Y)=0;(3)E(XY)=E(X)E(Y);(4)D(X±Y)=D(X)+D(Y)。但可以證明對下述情形,獨立與不相關等價若(X,Y)服從二維正態分布,則X與Y獨立X與Y不相關前面,我們已經看到:若X與Y獨立,則X與Y不相關,但由X與Y不相關,不一定能推出X與Y獨立.三、例題講解1、2、1、解2、解解3備用例題四、小結

這一節我們介紹了協方差、相關系數

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