5 设随机变量 X 与 Y 相互独立,且 X∼B(1,p),Y∼B(2,p),0<p<1, 则 X+Y 与 X−Y 的相关系数为 ( )。 (A) −61 (B) 43 (C) −51 (D) −31 解答步骤与解释: 相关系数 ρ(U,V)=Var(U)Var(V)Cov(U,V),其中 U=X+Y,V=X−Y。 计算期望和方差: X∼B(1,p)⟹E(X)=p,Var(X)=p(1−p)。 Y∼B(2,p)⟹E(Y)=2p,Var(Y)=2p(1−p)。 计算 Var(U) 和 Var(V): Var(U)=Var(X+Y)。由于 X,Y 独立, Var(X+Y)=Var(X)+Var(Y)=p(1−p)+2p(1−p)=3p(1−p)。 Var(V)=Var(X−Y)。由于 X,Y 独立, Var(X−Y)=Var(X)+Var(−Y)=Var(X)+(−1)2Var(Y)=Var(X)+Var(Y)=3p(1−p)。 计算 Cov(U,V): Cov(U,V)=Cov(X+Y,X−Y) =Cov(X,X)−Cov(X,Y)+Cov(Y,X)−Cov(Y,Y) =Var(X)−Cov(X,Y)+Cov(X,Y)−Var(Y) 由于 X,Y 独立, Cov(X,Y)=0。 Cov(U,V)=Var(X)−Var(Y)=p(1−p)−2p(1−p)=−p(1−p)。 计算相关系数: ρ(U,V)=3p(1−p)⋅3p(1−p)−p(1−p)=3p(1−p)−p(1−p)。 因为 0<p<1, p(1−p)=0。 ρ(U,V)=−31。 答案:(D)