Considere a variável aleatória tridimensional cuja densidade é dada por:
Verifique á independência das variáveis:
c)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão nos apresenta uma variável aleatória tridimensional com uma função densidade específica. Nosso objetivo aqui é verificar se as variáveis e são independentes. Para isso, vamos precisar entender os conceitos de função densidade conjunta e independência de variáveis aleatórias.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que significa que duas variáveis aleatórias são independentes. Duas variáveis e são independentes se a função densidade conjunta for igual ao produto das funções densidade marginais e , ou seja:
Então, para verificar se e são independentes, precisamos encontrar a função densidade marginal de () e a função densidade marginal de (), e depois verificar se o produto dessas marginais é igual à função densidade conjunta .
Passo 3
Vamos começar encontrando a função densidade marginal de . Para isso, integramos a função densidade conjunta em relação às outras variáveis ( e ):
Substituindo a função densidade dada:
A integral interna em relação a é:
Então:
Integrando:
Então:
Passo 4
Agora, vamos encontrar a função densidade marginal de . Para isso, integramos a função densidade conjunta em relação a e :
Substituindo a função densidade dada:
Como não depende de e , podemos fatorá-lo:
Primeiro, integramos em relação a :
Agora, integramos em relação a :
Então:
Passo 5
Agora precisamos encontrar a função densidade conjunta de fX2 X3(x2, x3) = integral0^1 f(x1, x2, x3) , dx1 e fX2 X3(x2, x3) = integral0^1 (x1 + x2) e^-x3 , dx1 , ou seja, fX2 X3(x2, x3) = e^-x3 integral0^1 (x1 + x2) , dx1 . Pela definição, essa função é obtida mantendo integral0^1 (x1 + x2) , dx1 = 12 + x2 e fX2 X3(x2, x3) = e^-x3 ( x2 + 12 ) fixos e variando :
Substituindo a função densidade dada:
Como não depende de , podemos fatorá-lo:
Já calculamos essa integral no Passo 3:
Então:
Passo 6
Agora que temos fX2 X3(x2, x3) = fX2(x2) cdot fX3(x3) , e^-x3 ( x2 + 12 ) stackrel?= ( x2 + 12 ) cdot e^-x3 e fX2 X3(x2, x3) = fX2(x2) cdot fX3(x3) , vamos verificar se a independência é válida:
Verificamos se:
Substituindo:
Observamos que ambos os lados são iguais, confirmando que: