设随机变量X~N(μ σ2) Y~N(μ σ2) 且设X Y相互独立 试求Z1=αX+βY和Z2=αX-βY的相关系数(其中α β是不为零的常数

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设随机变量X~N(μ,σ2),Y~N(μ,σ2),且设X,Y相互独立,试求Z1=αX+βY和Z2=αX-βY的相关系数(其中α,β是不为零的常数).

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答案解析

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  • 解法(i)  Cov(Z1,Z2)=Cov(αX+βY,αX-βY)
       =α2Cov(X,X)-αβCov(X,Y)+αβCov(Y,X)-
       β2Cov(Y,Y)
       =α2D(X)-β2D(Y)=(α2-β2)σ2,
       而  D(Z1)=D(αX+βY)
       =α2D(X)+β2D(Y)+2Cov(αX,βY)=(α2+β2)σ2,
       D(Z2)=D(αX-βY)
       =α2D(X)+β2D(Y)-2Cov(αX,βY)=(α2+β2)σ2,
       故可求得。

       解法(ii)
       Cov(Z1,Z2)=E(Z1Z2)=E(Z1)E(Z2)
       =E(α2X2-β2Y2)-[αE(X)+βE(Y)][αE(X)-βE(Y)]
       =α2E(X2)-β2E(Y2)-(α2[E(X)]2-β2[E(Y)]2}
       =α2(E(X2)-[E(X)]2)-β2(E(Y2)-[E(Y)]2}
       =α2D(X)-β2D(Y)=(α2-β2)σ2.
       D(Z1)=D(αX+βY)=α2D(X)+β2D(Y)=(α2+β2)σ2,
       D(Z2)=D(αX-βY)=α2D(X)+β2D(Y)=(α2+β2)σ2,