Let X and Y be two random variables having joint pdf is given by
f X , Y = { 2 , 0 ≤ x ≤ y ≤ 1 0 , o t h e r w i s e f_{X,Y}= \left\{\begin{matrix}
2,\;\;\;0\leq x\leq y\leq 1 & \\
0, \;\;\;\;\;\;\;\;otherwise &
\end{matrix}\right. f X , Y = { 2 , 0 ≤ x ≤ y ≤ 1 0 , o t h er w i se
Marginal pdf of X is given by
f X ( x ) = ∫ − ∞ ∞ f X , Y ( x , y ) d y = ∫ x 1 2 d y = 2 ( 1 − x ) f_X(x) = \int^{\infty }_{-\infty }f_{X,Y}(x,y)dy \\
= \int^1_x 2dy \\
= 2(1-x) f X ( x ) = ∫ − ∞ ∞ f X , Y ( x , y ) d y = ∫ x 1 2 d y = 2 ( 1 − x )
Marginal pdf of Y is given by
f Y ( y ) = ∫ − ∞ ∞ f X , Y ( x , y ) d x = ∫ 0 y 2 d x = 2 y f_Y(y)= \int^{\infty }_{-\infty }f_{X,Y}(x,y)dx \\
= \int^y_0 2dx \\
= 2y f Y ( y ) = ∫ − ∞ ∞ f X , Y ( x , y ) d x = ∫ 0 y 2 d x = 2 y
Mean of X is given by
E ( X ) = ∫ − ∞ ∞ x f X ( x ) d x = ∫ 0 1 2 ( 1 − x ) d x E ( X ) = 1 3 E ( X 2 ) = ∫ − ∞ ∞ x 2 f X ( x ) d x = ∫ 0 1 2 ( 1 − x ) x 2 d x E ( X 2 ) = 1 6 V a r ( X ) = E ( X 2 ) − [ E ( X ) ] 2 = 1 6 − ( 1 3 ) 2 = 1 18 E(X) = \int^{\infty }_{-\infty }xf_X(x)dx \\
= \int^1_0 2(1-x)dx \\
E(X) = \frac{1}{3} \\
E(X^2) = \int^{\infty }_{-\infty } x^2f_X(x)dx \\
=\int^1_0 2(1-x)x^2dx \\
E(X^2) = \frac{1}{6} \\
Var(X) = E(X^2) -[E(X)]^2 \\
= \frac{1}{6} -(\frac{1}{3})^2 \\
= \frac{1}{18} E ( X ) = ∫ − ∞ ∞ x f X ( x ) d x = ∫ 0 1 2 ( 1 − x ) d x E ( X ) = 3 1 E ( X 2 ) = ∫ − ∞ ∞ x 2 f X ( x ) d x = ∫ 0 1 2 ( 1 − x ) x 2 d x E ( X 2 ) = 6 1 Va r ( X ) = E ( X 2 ) − [ E ( X ) ] 2 = 6 1 − ( 3 1 ) 2 = 18 1
Mean of Y is given by
E ( Y ) = ∫ − ∞ ∞ y f Y ( y ) d y = ∫ 0 1 2 y 2 d y = 2 3 E ( Y 2 ) = ∫ − ∞ ∞ y 2 f Y ( y ) d y = ∫ 0 1 2 y 3 d y = 1 2 V a r ( Y ) = E ( Y 2 ) − [ E ( Y ) ] 2 = 1 2 − ( 2 3 ) 2 = 1 18 C o v ( X , Y ) = E ( X , Y ) − E ( X ) E ( Y ) E ( X , Y ) = ∫ 0 1 ∫ 0 y x y f ( x , y ) d x d y = ∫ 0 1 ∫ 0 y 2 x y d x d y = ∫ 0 1 2 y [ x 2 2 ] 0 y d y = ∫ 0 1 y 3 d y = [ y 4 4 ] 0 1 = 1 4 C o v ( X , Y ) = ( E ( X , Y ) − E ( X ) E ( Y ) = 1 4 − 1 3 × 2 3 = 1 36 E(Y) = \int^{\infty }_{-\infty } yf_Y(y)dy \\
= \int^1_0 2y^2 dy \\
= \frac{2}{3} \\
E(Y^2) = \int^{\infty }_{-\infty } y^2 f_Y(y)dy \\
= \int^1_0 2y^3dy \\
= \frac{1}{2} \\
Var(Y) = E(Y^2) -[E(Y)]^2 \\
= \frac{1}{2} - (\frac{2}{3})^2 \\
= \frac{1}{18} \\
Cov(X,Y) =E(X,Y) -E(X)E(Y) \\
E(X,Y) = \int^1_0 \int^y_0 xyf(x,y)dxdy \\
= \int^1_0 \int^y_0 2xydxdy \\
= \int^1_0 2 y[\frac{x^2}{2}]^y_0 dy \\
= \int^1_0 y^3dy \\
=[\frac{y^4}{4}]^1_0 \\
= \frac{1}{4} \\
Cov(X,Y)=(E(X,Y) -E(X)E(Y) \\
= \frac{1}{4} - \frac{1}{3} \times \frac{2}{3} \\
= \frac{1}{36} E ( Y ) = ∫ − ∞ ∞ y f Y ( y ) d y = ∫ 0 1 2 y 2 d y = 3 2 E ( Y 2 ) = ∫ − ∞ ∞ y 2 f Y ( y ) d y = ∫ 0 1 2 y 3 d y = 2 1 Va r ( Y ) = E ( Y 2 ) − [ E ( Y ) ] 2 = 2 1 − ( 3 2 ) 2 = 18 1 C o v ( X , Y ) = E ( X , Y ) − E ( X ) E ( Y ) E ( X , Y ) = ∫ 0 1 ∫ 0 y x y f ( x , y ) d x d y = ∫ 0 1 ∫ 0 y 2 x y d x d y = ∫ 0 1 2 y [ 2 x 2 ] 0 y d y = ∫ 0 1 y 3 d y = [ 4 y 4 ] 0 1 = 4 1 C o v ( X , Y ) = ( E ( X , Y ) − E ( X ) E ( Y ) = 4 1 − 3 1 × 3 2 = 36 1
The corelation coefficient is
ρ = C o v ( X , Y ) V a r ( X ) V a r ( Y ) = 1 / 36 1 / 18 × 1 / 18 = 1 / 36 1 / 18 = 1 2 ρ= \frac{Cov(X,Y)}{\sqrt{Var(X)} \sqrt{Var(Y)}} \\
= \frac{1/36}{ \sqrt{1/18} \times \sqrt{1/18}} \\
= \frac{1/36}{1/18} \\
= \frac{1}{2} ρ = Va r ( X ) Va r ( Y ) C o v ( X , Y ) = 1/18 × 1/18 1/36 = 1/18 1/36 = 2 1
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