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从二重积分换元法到概率论卷积公式_二重积分与概率论

二重积分与概率论

1 二重积分换元法

二重积分换元公式(第七版同济书下册P152)

f ( x , y ) f(x, y) f(x,y) x O y x O y xOy 平面上的闭区域 D D D 上连续,若变换
T : x = x ( u , v ) ,   y = y ( u , v ) T: x=x(u, v),\ y=y(u, v) T:x=x(u,v), y=y(u,v)
u O v u O v uOv 平面上的闭区域 D ′ D^{\prime} D 变为 x O y x O y xOy 平面上的 D D D,且满足

(1) x ( u , v ) , y ( u , v ) x(u, v), y(u, v) x(u,v),y(u,v) D ′ D^{\prime} D 上具有一阶连续偏导数;

(2) 在 D ′ D^{\prime} D 上雅可比式
J ( u , v ) = ∂ ( x , y ) ∂ ( u , v ) ≠ 0 ; J(u, v)=\dfrac{\partial(x, y)}{\partial(u, v)} \neq 0 ; J(u,v)=(u,v)(x,y)=0;

(3) 变换 T : D ′ → D T: D^{\prime} \rightarrow D T:DD 是一对一的,

则有
∬ D f ( x , y ) d x d y = ∬ D ′ f [ x ( u , v ) , y ( u , v ) ]   ∣ J ( u , v ) ∣   d u d v . \iint\limits_D f(x, y) \mathrm{d}x \mathrm{d}y=\iint\limits_{D'} f[x(u, v), y(u, v)]~|J(u, v)|~\mathrm{d} u \mathrm{d} v . Df(x,y)dxdy=Df[x(u,v),y(u,v)] J(u,v) dudv.

示例

在这里插入图片描述
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2 概率论卷积公式

卷积公式(浙大书第五版P77)

在这里插入图片描述

一般方法证明(浙大书第五版P78):

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使用二重积分换元法来证明:

在这里插入图片描述

卷积公式的一般形式

在这里插入图片描述

参考:概率论~卷积公式

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