Supongamos el contrario: las variables aleatorias son independientes y el soporte no es un cuadrado conexo (en realidad basta que sea rectangular y conexo).
Entonces, como las variables son independientes, se tiene que \( \displaystyle f(x,y) = f(x) \cdot f(y) \). Luego, por ser f.d.p, se tiene que cumplir que \( \displaystyle f(x,y) > 0 \), lo que ocurre cuando \( \displaystyle f(x) \cdot f(y) > 0 \). El soporte de la conjunta, se tiene que poder escribir como el producto cartesiano del soporte de las marginales (que también supondremos conexo).
De lo útlimo, es evidente que, por ser un producto cartesiano, si el soporte de la conjunta no es un rectángulo conexo, entonces no puede escribirse como producto cartesiano de los soportes de las marginales.
Por lo tanto, una condición necesaria y suficiente para asegurar (in)dependencia, es observar el soporte de la f.d.p conjunta.
Saludos.