Тема . Теория вероятностей и статистика
.07 Случайные величины. Мат. ожидание и дисперсия. Ковариация.
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела теория вероятностей и статистика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#58412

Если случайные величины ξ  и η  независимы, то cov(ξ,η) = 0  . Но верно ли обратное, то есть что если cov(ξ,η) = 0  , то ξ  и η  - независимы?

Показать ответ и решение

Это неверно, поскольку ковариация далеко не полностью охватывает понятие обычной независимости величин, она гораздо слабее. Даже если ковариация оказалась равна 0, величины всё ещё могут быть сильно зависимы. Приведём пример.

Представим себе эксперимент с бросанием монетки. Допустим, ξ  - случайная величина, которая в случае орла выдаёт 1, а в случае решки выдаёт − 1  . Таким образом,     (
    {
ξ =   1     с вероятностью 0.5
    ( − 1, с вероятностью  − 0.5  .

Теперь возьмём случайную величину η  следующим образом: в случае орла η  выдаёт ноль, а в случае решки мы обязаны подбросить ещё одну монету, и если у второй монеты выпал орёл, η  выдаёт 1, а в случае решки у второй монеты η  выдаёт − 1  .

Уже из определения этих величин видно, что они очень зависимы - если я знаю, что η  приняла значение 0, то это могло быть только если в первоначальном броске выпал орёл, а значит если η = 0  , то ξ = 1  . То есть по значению одной величины мы можем легко восстановить, какое значения приняла другая. Теперь давайте формально проверим, что они зависимы.

Например, покажем, что

P (ξ = − 1 ∩ η = 0) ⁄= P (ξ = − 1)⋅P (η = 0)

И это уже докажет их зависимость.

Но левая часть P (ξ = − 1 ∩ η = 0 )  равна нулю, поскольку не может быть одновременно такого, что ξ = − 1  , а η = 0  . Если ξ = − 1  , то это уже означает, что в первый раз выпала решка, а значит для η  мы должны подбросить вторую монету, и на второй монете 0 она уже не выдаёт никогда. Таким образом, P (ξ = − 1∩ η = 0) = 0  .

С другой стороны, P(ξ = − 1) = 0.5  , P(η = 0) = 0.5  . Таким образом,

0 = P (ξ = − 1 ∩η = 0) ⁄= P (ξ = − 1)⋅P (η = 0 ) = 0.5⋅0.5 = 0.25

Следовательно, ξ  и η  - зависимы.

Но при этом их ковариация нулевая. Докажем это.

По доказанной формуле: cov(ξ,η ) = E (ξ ⋅η) − Eξ ⋅Eη  .

Давайте посчитаем сначала E (ξ ⋅η )  . Какие значения принимает произведение ξ ⋅ η  ? Оно может принять значение 0  , если первая монетка выпала орлом. А если первая монетка выпала решкой, то ξ ⋅η  может быть равно либо − 1⋅1 = − 1  с вероятностью 1
4   (если будет последовательность решка-орёл), либо − 1⋅− 1 = 1  с вероятностью 14   (если будет последовательность решка-решка).

Следовательно,

E(ξ ⋅η ) = 0 ⋅ 1-− 1⋅ 1+ 1 ⋅ 1-= 0
            2      4     4

В то же время ясно, что E ξ = 1⋅ 12 − 1 ⋅ 12 = 0  ;
         1     1     1
E η = 0⋅ 2 + 1 ⋅4 − 1⋅4 = 0  .

Значит, cov(ξ,η) = E(ξ ⋅η)− E ξ ⋅E η = 0− 0 ⋅0 = 0  .

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!