随机变量的独立性

基础知识

事件的独立性:事件 A、B 满足 P(AB)=P(A)(B),则称事件 A、B 统计独立,简称独立

(X,Y) 二维随机变量的二维分布函数如下

联合分布函数为:

F(x,y)=P{X≤x,Y≤y}

边缘分布函数为:

FX(x)=P{X≤x,Y<+∞}=F(x,+∞)FY(y)=P{X≤+∞,Y<y}=F(+∞,y)

如果对于任意的 (x,y) 有:

F(x,y)=FX(x)⋅FY(y)

联合分布函数等于边缘分布函数之积,则称 X,Y 为互相独立的随机变量

离散型随机变量相互独立

(X,Y) 为二维离散型随机变量, X,Y 相互独立的充分必要条件:

pij=pi⋅p⋅j

连续型随机变量相互独立

(X,Y) 为二维连续型随机变量,X,Y 相互独立的充分必要条件:

f(x,y)=fX(x)fY(y)

独立性与零协方差

离散情形中,独立性可写成联合概率矩阵的逐项分解:

pij=piPj.

代入协方差公式后,

σ12=∑i∑jpiPj(xi−m1)(yj−m2)=(∑ipi(xi−m1))(∑jPj(yj−m2))=0.

所以独立变量一定零协方差。连续情形中,若 x,y 独立,则联合密度直接相乘 p(x,y)=p1(x)p2(y),协方差矩阵为对角矩阵。对联合正态变量,零协方差还足以推出独立;但在一般分布中,零协方差只排除了线性相关。