XHTML 1.0文書では、次の条件のいずれかを満たすときには、XML宣言を省略できます。
WWWにてXHTML 1.0文書を公開するときならば、HTTPのContent-Typeリクエストヘッダフィールド内でcharsetパラメータを使って文字符号化方式を指定することにより、XML宣言は省略できます。
仕様書では、XHTML 1.0文書でXML宣言を省略できるときの条件は、XHTML™ 1.0 The Extensible HyperText Markup Language (Second Edition) W3C Recommendation 26 January 2000, revised 1 August 2002に書かれています。具体的には、3.1.1. Strictly Conforming Documentsのところです。
An XML declaration is not required in all XML documents; however XHTML document authors are strongly encouraged to use XML declarations in all their documents. Such a declaration is required when the character encoding of the document is other than the default UTF-8 or UTF-16 and no encoding was determined by a higher-level protocol.
ここでは、XML宣言を必要とするときについて記載されています。これを解釈すると、XML宣言を省略できるときの条件が判ります。つまり、冒頭に書いたように、次の条件のいずれかを満たすときには、XML宣言を省略できます。
UTF-8とUTF-16に関しては、それらの文字符号化方式はXML parserが対応すべきものであるからです。また、ハイレベルなプロトコルで文字符号化方式を指定しておけば、それを受け取ったXML parserはその文書で使われている文字符号化方式を把握できるから省略しても問題はありません。