Since joint pdf is not given in the question hence we can assume that
Joint pdf of variables X and Y is
f X , Y ( x , y ) = 6 x y f_{X,Y}(x,y) = 6xy f X , Y ( x , y ) = 6 x y when 0 ≤ x ≤ 1 , 0 ≤ y ≤ x 0 \le x \le 1, 0\le y \le \sqrt{x} 0 ≤ x ≤ 1 , 0 ≤ y ≤ x
Otherwise
a.) f X ( x ) = ∫ − ∞ ∞ f X Y ( x , y ) d y f_{X}(x) = \int_{-\infty}^{\infty} f_{XY}(x,y)dy f X ( x ) = ∫ − ∞ ∞ f X Y ( x , y ) d y
= ∫ 0 x 6 x y d y = \int_{0}^{\sqrt{x}}6xy dy = ∫ 0 x 6 x y d y
= 3 x 2 = 3x^2 = 3 x 2
Thus, f X ( x ) = 3 x 2 0 ≤ x ≤ 1 f_{X}(x) = 3x^2 \hspace{3mm}0 \le x\le 1 f X ( x ) = 3 x 2 0 ≤ x ≤ 1
0 Otherwise
To find f Y ( y ) f o r 0 ≤ y ≤ 1 f_{Y}(y) \hspace{2mm}for \hspace{2mm} 0 \le y \le 1 f Y ( y ) f or 0 ≤ y ≤ 1 , we can write,
f Y ( y ) = ∫ − ∞ ∞ f X Y ( x , y ) d x f_{Y}(y) = \int_{-\infty}^{\infty} f_{XY}(x,y)dx f Y ( y ) = ∫ − ∞ ∞ f X Y ( x , y ) d x
= ∫ y 2 1 6 x y d x = \int_{y^2}^{1} 6xydx = ∫ y 2 1 6 x y d x
= 3 y ( 1 − y 4 ) = 3y(1-y^4) = 3 y ( 1 − y 4 )
f Y ( y ) = 3 y ( 1 − y 4 ) f_{Y}(y ) = 3y(1-y^4) f Y ( y ) = 3 y ( 1 − y 4 ) 0 ≤ y ≤ 1 0 \le y \le 1 0 ≤ y ≤ 1
= 0 = 0 = 0 Otherwise
b.) The conditional pdf,
f Y ∣ X ( y ∣ x ) = f X , Y ( x , y ) f X ( x ) f_{Y|X}(y|x) = \dfrac{f_{X,Y}(x,y)}{f_X(x)} f Y ∣ X ( y ∣ x ) = f X ( x ) f X , Y ( x , y )
= 6 x y 3 x 2 = 2 y x = \dfrac{6xy}{3x^2} = \dfrac{2y}{x} = 3 x 2 6 x y = x 2 y
f X ∣ Y ( x ∣ y ) = f X , Y ( x , y ) f Y ( x ) f_{X|Y}(x|y) = \dfrac{f_{X,Y}(x,y)}{f_Y(x)} f X ∣ Y ( x ∣ y ) = f Y ( x ) f X , Y ( x , y )
= 6 x y 3 y ( 1 − y 4 ) = 2 x ( 1 − y 4 ) = \dfrac{6xy}{3y(1-y^4)} = \dfrac{2x}{(1-y^4)} = 3 y ( 1 − y 4 ) 6 x y = ( 1 − y 4 ) 2 x
c.) The E ( X / Y = y ) E(X/Y = y) E ( X / Y = y )
= ∫ − ∞ ∞ x f X ∣ Y ( x ∣ y ) d x = \int_{-\infty}^{\infty} xf_{X|Y}(x|y)dx = ∫ − ∞ ∞ x f X ∣ Y ( x ∣ y ) d x
= ∫ y 2 1 x 2 x 1 − y 4 d x = \int_{y^2}^{1} x \dfrac{2x}{1-y^4}dx = ∫ y 2 1 x 1 − y 4 2 x d x
= 2 ( 1 − y 6 ) 3 ( 1 − y 4 ) = \dfrac{2(1-y^6)}{3(1-y^4)} = 3 ( 1 − y 4 ) 2 ( 1 − y 6 )
d.) Yes X and Y are statistically independent.
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