Z=max(X,Y)或min(X,Y)的分布
2025年09月17日
三、Z=max(X,Y)或min(X,Y)的分布
设X和Y是两个相互独立的随机变量,它们的分布函数分别为FX(x)和FY(y),先求Z=max(X,Y)的分布函数.
首先注意到,Z=max(X,Y)不大于z等价于X和Y都不大于z,故有
又由于X和Y相互独立,得到Z的分布函数为
类似地,可得Z=min(X,Y)的分布函数为
以上结果容易推广到n个相互独立的随机变量的情况.读者可自行给出.
例16 设某系统L由两个子系统L1,L2组成,已知L1,L2的寿命分别为随机变量X,Y,它们都服从指数分布,概率密度函数分别为
其中λ1>0,λ2>0,λ1≠λ2,试就下面三种不同的组成方式,求出系统L的寿命Z的概率密度函数.(1)串联;(2)并联;(3)一个工作,一个备用(即当一个元件损坏时另一个立即启动).
解 (1)串联,此时L的寿命Z=min(X,Y),
X,Y的分布函数分别为
Z的分布函数为
Z的概率密度函数为
(2)并联,此时L的寿命Z=max(X,Y),Z的分布函数为
Z的概率密度函数为
(3)备用情况,子系统L1损坏时,系统L2即开始工作,整个系统L的寿命Z为两个子系统寿命之和,即Z=X+Y.
当z>0时,
当z≤0时,fZ(z)=0.所以Z的概率密度函数为
上面给出的求二维连续型随机变量的和与商的概率密度的方法,可以推广到求二维连续型随机变量的一般函数的分布.
一般地,设Z是二维连续型随机变量(X,Y)的函数:Z=g(X,Y),并且已知f(x,y)是(X,Y)的概率密度,则Z的分布函数为
其中积分区域D是由g(x,y)≤z所确定,即Z的分布函数就是(X,Y)落入区域D的概率.
例17 设X和Y是两个相互独立的随机变量,其概率密度分别为
解 由题意X与Y相互独立,得
当z<0时,显然FZ(z)=0.
当z≥0时,
故所求Z的概率密度为