Файл: Липцер Р.Ш. Статистика случайных процессов. Нелинейная фильтрация и смежные вопросы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 218

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

§ 4]

СВОЙСТВА НАТУРАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

85

 

 

Тогда,

полагая в (3.59)

г\ — \ {п) и

учитывая,

что

\\

— Щ

(Р-п. н.), получим

 

 

 

 

 

 

 

 

:2

 

 

 

=ііш Mg,I

<rLsupM |;-M i(fl)

1/2

> 1/2

 

 

 

м ’(«Г

'<«)

 

 

 

 

 

і-» 00

іЧп)

 

 

( M C

i ) ' B - ( 3 - 6 0 )

Но

М£2П>^

п < оо,

поэтому (3.60)

приводит

к неравенству

 

< С .

Наконец,

по

лемме Фату

М£2 =

М lim Щп) <

С < оо,

что

и доказывает лемму 3.6.

 

 

 

 

 

 

Итак, возвращаясь к доказательству леммы 3.5, установим

справедливость неравенства (3.58).

 

 

 

 

Из (3.57) вытекает, что найдется такое

/Ѵ0 <

оо, что для

всех n ^ N Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М 2 л._2-п

2_я

А .,2-п]

<

 

(3.61)

 

 

 

 

<=0

 

 

 

 

 

 

или, что эквивалентно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

 

М S

[Л(.+|).2_„(н) — Л;..2_„ (п ) ] < С <

оо.

 

Пусть яѵ =

min (а, N) и я^2_„ =

М (Л^(п) |.Т,.2_„) — Л,ѵ2_я (я).

Поскольку

Л(ѵ2_ „(я)^ Д ^

< оо,

то

применимы

результаты

пункта

а),

в соответствии

с которыми

 

 

 

 

 

 

 

N

W

 

V

(и ) —

V

И )-

 

 

 

 

П(і+П-2-" + Я /•2

:)(Л U+D-2'

Л і-2'

Заметим,

что

 

 

 

 

 

 

 

Л 2

+ і ) . 2

- « ( « ) - А 1 і-п

(п) <(Л(.+ 0

. 2 _ „ ( ц ) -

Л,.,-« (и))"

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*іѴ » =

М (

 

(«) ~

(«) I ^ - 2 - ]

<

 

 

 

< м [(Л *» - Лг.2_„(«))'ѵ 1^,.2-я] <п(.2-„.

Поэтому согласно (3.61)

со

М [ л ; ( л ) ] г < м 2 ( і и + 1 ) . 2 - , + я , . г - „ ) ( Л „ + І ) . г . „ ( п ) - Л 1 . ! . „ ( / ! ) ) < 2 С .


86 МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ) [ГЛ. 3

где

мы

воспользовались тем, что

 

 

с»

 

 

 

 

 

 

 

 

М 2

 

-^і+ірг- " (А і'+і)'2_

 

я

=

 

i=о

 

 

oo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

M

_2 M {л(г+1).2-и [^(( +l)-2~n

A i-2~n

I ^i.2-»} =

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

=

M

2 M (Я({+]).2-п I

i.2~n) ІА(І+l)-2_n

^l-2~n(tt)) ^

 

 

 

 

OO

 

 

 

 

 

 

 

 

M 2

 

Я;-2—f! (у4((+1).2— (^)

n(^)) ^ C.

 

 

 

 

t=0

 

 

 

Итак,

M [Л^(п)]2 < 2C <

 

oo, и по лемме Фату М [Лте (я)]2<ДС

для

всех

n i ^ N 0.

 

 

двух вспомогательных предло

4.

 

 

Для формулировки еще

жений, используемых при доказательстве теоремы 3.11, введем

некоторые

обозначения.

At,

0, и

построим по

нему суб­

Рассмотрим процесс

мартингал (An(t), £Гt),

 

0,

полагая

 

 

 

 

 

 

4 ( 0 = М [ И ф|г(О| ^ ] ,

 

 

(3.62)

где q>n(t) — (k + 1) 2—",

если

kT~n ^

t < (6 +

1) 2“ ".

Согласно

теореме 3.1 можно считать, что траектории An(t),

0,

непре­

рывны справа Р-п. н. и имеют пределы слева

в каждой

точке t^ O .

 

 

 

 

 

0). Тогда из леммы 1.9

Пусть т — м. м. (относительно (5^),

и определения условного

математического ожидания

нетрудно

вывести,

что

 

 

= М[Лф|г(т)|<Гт].

 

 

(3.63)

 

 

Л„(г)

 

 

Для

каждого е > 0 определим

 

 

 

 

 

 

Ѵ Е=

inf {t: An{t) — At >e},

 

 

(3.64)

полагая

т„,е = + оо,

если

множество

{•} в (3.64) пусто.

Ясно,

что т„,е < т „ +ЬЕ (Р-п. н.).

Положим те = lim хп<е.

 

 

Л е м м а

3.7. Для

 

 

 

 

П-> ОО

 

 

 

всех п = 1, 2, ...

 

 

 

М [А%в — Ахп J

^

еР (тЕ< оо) -|- М [Лте

A<f,n (тЕ)].

(3.65)

Д о к а з а т е л ь с т в о .

 

Имеем

 

 

 

 

И

А х г ~ А х п, е =

И Д ~

A<fn (Д)] +

И<Д (Д) А х п, J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М\ ы

 

ММ1 Д ( . . , І Г Ѵ .1 >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> м м 1 \ л ѵ . ) ! г ѵ . ] = м л » (ѵ .>



§ 4]

СВОЙСТВА НАТУРАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

87

 

 

 

Поэтому, учитывая,

что An( t ) ^ A t (Р-п.

н.), ^ > 0 ,

получаем

М1\

,] > МI '4 - Л»„ Ң)I + МI ■4.(V.)- Л,

1>

 

 

5* М М .

л « „ (О І+

.1

К

К

, , ) - ' 4.„,,]<гр:

 

 

 

е

 

ѵл І ‘еЛ '

{хе < °°}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> м м .

 

фп (те)

+ еР (Те < °°)>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где мы воспользовались тем,

что в силу непрерывности справа

процессов An(t)

и At,

0,

на множестве

{те <

оо}

 

 

 

 

 

 

 

(Лі, е)

 

е ^

 

 

 

 

 

 

Л е м м а 3.8.

Пусть

At, t ^ O ,

— натуральный

процесс,

отве­

чающий регулярному

потенциалу

П =

(я,,

5^(),

и МЛ^ < оо.

Тогда для всех п = 1,

2, . . .

и любого е >

0

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М J [ Л ,- Л ,_ Ы Л ,< Н т {еМЛТге_е +

М [Л^Л*, -

Лт„.е)1}. (3.66)

 

0

 

 

П-> ОО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Положим

Д„_

= {/: k ■2~" < t <

<

(/г +

1) 2-гг}. Поскольку для

t <= Д„. *,

процесс (Л„ (/), 5^)

обра­

зует мартингал, а процесс (Л;, #",),

/ > 0 , натуральный,

то из

леммы 3.2 нетрудно вывести, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

J

An(t)dAt = M

 

I

Л„(/ —) dAt.

 

 

 

 

 

&п, к

 

 

 

Ап, k

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

оо

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M j

Aa( t - ) d A t =

М |

 

An{t)dAt.

 

 

(3.67)

 

 

 

о

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

С другой стороны (ср. с (3.54)),

 

 

 

 

 

 

 

 

М

J

Л>(/)^ , = Іігп М и Д № + І)-2 -“ -е )[Л ,і+ м _ „_ ,-Л і .г_я]).

 

дя.*

 

£ѵ°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.68)

Но при е j 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ап((^ + П • 2

б) = М [24(ä+1).2_« I ^"(fc+i).2-n-e]

 

 

 

 

 

 

 

 

—> М[Л(й+1).2_п j ^"(fe+|).2-»-| ^

Ай+1)-2-,г’

так как величина Л(й+І).2_п

является

iF"(ft+1),2- л-измеримой со­

гласно

теореме

3.10.

 

 

(я<1

 

t),

С^О, является

регуляр­

 

Поскольку потенциал П =

 

ным, то МЛ; =

МЛ^ — Мл; является

непрерывной функцией и


88

МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ)

[ГЛ. 3

следовательно,

для каждого t > 0

Р(Л, = Л ,_ )= 1 .

(Заметим,

что Лг_ = 1ітЛ<, существует для

каждого t > 0,

поскольку

Л5~ М [Л^ \&~s]—ns, а я <_ = 1 іт ns и М [Лм \&~* _ ]= Ііт М [Л ^ \ T S]

существуют по следствию

s^t

 

 

 

 

s^t

 

1 теоремы 3.2 и по теореме 1.5 соот­

ветственно.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее, Л(4+]).2_п_е ->Л((А+1)-2_П)_, е->0, где, согласно ска­

занному, Р (Л((А+1).2_„)_ =

Л^+І).2_„)=1. Поэтому, если М Л ^< оо,

то из (3.68) следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М /

 

dAt =

М {Л(й+1),2-п[Л(й+1)>2-я

-^Ä-2-n]}>

 

и,

значит,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М J

Ап (t) dAt —

 

М {А(/г+І^3- п[Л((5,+]),2-n

 

(3.69)

 

 

 

Ö

 

 

Ä=0

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

с учетом (3.67) получаем

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

1

 

 

 

iL

^

{^(fe+l)-2~"\^(k+\)-2~n

^k-2~n]} ~

 

 

 

 

 

 

 

00

 

 

 

 

oo

 

 

 

 

 

 

 

=

lim M

Г

Ля (0^Л (= 1 і т

M

Г

Л„(<—)гіЛ„

(3.70)

 

 

 

 

 

М->оо

g

 

 

П-> оо

 

^

 

 

 

а

следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

М f

[At — At-} dAt = limM Г [An{ t —) — At-]d A t.

(3.71)

 

Для получения неравенства (3.66) преобразуем в (3.71) пра­

вую часть.

Имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

° °

 

 

 

 

 

 

Х П ,

Е

 

 

 

 

 

М {

[An( t - ) - A t-]dAt =

M $

[An{ t - ) - A t-\dA t +

 

 

о

оо

 

 

 

 

о

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

М

J

{An{ t ~ ) - A t-}dA t ^ M

A Xn е +

М

j

An( t - ) d A t. (3.72)

 

 

хп,

Е

 

 

 

 

 

 

 

хп,

Е

 

 

 

Положим

Bt — М(Л00 \9~t).

Тогда, очевидно,

Bt- ^ Ап{t —),

и, значит (см. (3.19)),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

М J Л „(^ -)^ Л ,< М [ Д _ і Л <-=М[Лк,(Лоо — ЛѴе)]. (3.73)