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地特四等申論題 111年 [統計] 統計學概要

第 二 題

📖 題組:
假設兩隨機變數 X 和 Y,其聯合質量機率函數如下: P(X=x, Y=y) = (x+y)/23, x=1, 2, 4; y=1, 2。 (一)計算隨機變數 X 和 Y 的各自邊際質量機率函數。(10 分) (二)隨機變數 X 和 Y 是否獨立?驗證你的答案。(10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

隨機變數 X 和 Y 是否獨立?驗證你的答案。(10 分)

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判斷兩隨機變數是否獨立的核心定義為「聯合機率是否等於邊際機率的乘積」,即檢查 P(X=x, Y=y) = P(X=x) × P(Y=y) 是否對所有 (x,y) 組合皆成立。解題時,只需利用前一題算出的邊際機率,隨機挑選一組易於計算的 (x,y) 進行驗證,若發現等式不成立,即可推翻獨立性假設。

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【解題思路】利用隨機變數獨立性的定義:若隨機變數 X 與 Y 獨立,則對聯合分配中的任意一組 (x, y),皆須滿足 P(X=x, Y=y) = P(X=x) \cdot P(Y=y)。 【詳解】 已知:聯合質量機率函數 P(X=x, Y=y) = (x+y)/23,其中 x=1, 2, 4;y=1, 2。

小題 (一)

計算隨機變數 X 和 Y 的各自邊際質量機率函數。(10 分)

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看到聯合質量機率函數求邊際機率,應立即想到「對另一變數的所有可能值加總」。建議先繪製完整的聯合機率分配表,這不僅能確保計算無誤,也是後續計算期望值或判斷獨立性的最佳基礎。

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【解題關鍵】利用邊際機率定義,將聯合機率函數對另一變數的所有可能值進行加總:$P_X(x) = \sum_{y} P(X=x, Y=y)$ 與 $P_Y(y) = \sum_{x} P(X=x, Y=y)$。 【解答】 表格:首先建立 X 與 Y 的聯合機率分配表

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