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: 224

Скачиваний: 0

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

94 СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ [ГЛ. 4

Тогда

при

п -> оо

 

 

 

 

 

А п )

 

 

 

 

 

 

 

п - і

7 + 1

 

 

г , I г 1 =

 

 

 

V

J м

 

 

 

/=0

г(/г)

1

'

' '

J

 

 

 

 

 

 

 

t

.f M

K

W

t

 

 

 

 

=

e j y - J r f u -

 

 

 

 

s

 

 

 

s

всилу теоремы 1.4 и того, что f"{u)-+ f " ( xu) (Р-п. н.). Далее,

П—*\

Но

М[max I A/" j ]2—> 0

при

я ^ о о в силу непрерывности

с ве­

роятностью

1 процесса

xt,

0

^ .Т , и ограниченности

функ­

ции

f"(x),

а

 

 

 

 

п-і

7+1

 

= 2М [х\ — x ff + 8

J

Mx2t{n)gu du <

/= 0

t (n)

1

 

 

t

 

 

^ 8 K 2 + 8K2J Mg2u du < оо,

что и доказывает (4.9).

 

 


§

1]

ВИНЕРОВСКШ"! ПРОЦЕСС

 

95

 

Лемма

4.2 доказана.

 

 

 

 

 

 

 

2.

Д о к а з а т е л ь с т в о

т е о р е м ы

4.1.

Пусть <Тд,=

=

inf {t

Т: sup I Ws I = ІѴ}, oN =

T на множестве {со:

sup | W, | <

 

 

s< r

 

_

 

 

_

s<T

<

N}. Обозначим также

WN(/) = Wt л aN и

T t = T t AoN- Со­

гласно лемме 4.1 (WN (t),

t), 0 ^

t ^ T,

является мартингалом с

M ( [WN (t) ~ WN (s)FI T s) =

 

м {Д Д Gjv — s Д oN) , <FS]=

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

=

J М[хлс(м)І P's] du,

где

 

 

1,

Opj

U,

 

 

 

 

X n («) =

 

 

 

 

0,

О м

U .

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда по лемме 4.2 для любой функции f(x), ограниченной

инепрерывной (вместе со своими производными f'(x) и f"(x)),

М[f(WN( t ) ) \ r s A0N] =

t

= f (WN (s)) + ^ j M[f"(WN(u))xN(u )\‘r sA<,N]du. (4.10)

s

Заметим теперь, что с вероятностью 1 при ѵѴ-^-оо

WN(u)-+Wu, Xn (u)~*^> on ->T,

а 9~s haN \ @~s- Поэтому из (4.10), применяя теорему 1.6, пре­ дельным переходом по N —>oo получаем, что

t

мm W t)\STs] = f(W s) + \ \ M \ f " { W a)\Srs}du. (4.11)

s

Положим f{x) — eilx, где — оо < Я < оо. Тогда из соотно­ шения (4.11) (примененного к действительной и мнимой частям этой функции) получаем

М [eiKwt 1 = еіШ*- -j - J М [еіШ«| &~s\ du.

(4.12)

S'

 

Пусть

yt =

и \ е іШі\&~Х t ^ s , с ys = eaws. Тогда в силу

(4.12) для

t ^

s


96

СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ

 

 

[ГЛ. 4

Единственное

непрерывное

решение

у, этого

уравнения с на-

чальным условием у$ = е

iXW

s задается

,

«

—гг!*—s)

,

 

формулой

yt — yse 1

 

откуда получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

М[е‘М » г » .) |з г ,|=

Д І,_".

 

(4.13)

Из этой формулы видно, что приращения Wt Ws не зависят

от случайных

величин, измеримых относительно

сг-алгебры

s,

f ^ s , и являются

гауссовскими со средним М [Wt — ГД = 0 и

дисперсией

D [Wt Ws] — t s,

Теорема

Леви

доказана.

3.Приведем также многомерный аналог этой теоремы.

Т е о р е м а

4.2.

Пусть

W = {Wt, 9~t),

t ^ O ,

Wt = (WД/), .. .

. .. , r„(0 ), n-мерный непрерывный мартингал с Р(Г;(0) =

0 )= 1

/ < я ,

М [Г , (/)| £■,] = №,(.?), / > s ,

Р-п. н. и

 

 

 

 

 

 

м l(Wt -

WS)(W, -

Wsy 13rs}= E - ( t -

s),

(4.14)

где E =

E ( n \ n ) единичная

матрица

порядка

пу^п.

Тогда

W — {Wt, £Ft), /> 0 ,

является п-мерным процессом броуновского

движения с независимыми компонентами.

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о

мало

чем

отличается

от доказатель­

ства в одномерном случае. Полагая

 

 

 

 

 

 

 

 

aN =

inf { t <

Т: sup

2

I Г,- (s) | =

./V

 

 

 

 

 

 

 

 

5 < t

I—l

 

 

 

 

 

и <JN =

T на

множестве

{со: sup

| W, (s) | <

N [, сначала

тем же

путем

 

 

 

l

 

 

/=1

 

 

 

J

 

устанавливаем, что для любой

функции f —

— f (хь . . . , хп),

ограниченной и непрерывной вместе со своими

производными /' И / " х ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М \f (Г ? (/), . . . ,

WNn (/)) I

<Fe л oN] =

f ( # f (s), . . . ,

W(nm (s)) +

 

г

 

n

 

 

•••> ^ n ( u ) )x A u ) \ ^ s A 0 N\du,

(4.15)

+ | J

I—l

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,

<yM> u,

 

 

 

 

 

 

 

 

%N(“) =

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

aN ^ u.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда после предельного перехода при УѴ-> оо получаем, что

М [/(ГД /), . . . . Wn{t))\srs) = f{W{{s), . . . . Wn(s)) -f



§ 1]

ВИНЕРОВСКИй

ПРОЦЕСС

97

Беря затем f (xu

х„) = ехр і

П

 

2 А. :Xj , находим

 

 

 

/=1

 

М

W,{s))

 

 

/=1

 

 

 

 

 

А? (t — s)

(4.17)

что и доказывает требуемый результат.

4.В заключение этого параграфа, посвященного винеров-

скому процессу W = (Wt, &~t),

0, приведем один результат

о

непрерывности семейства

а-алгебр

S T j.

вероятностное про­

 

Т е о р е м а 4.3. ГТустъ (Q, ГГ, Р )

полное

странство, W=^{Wt,S r t),

t > 0 , — винеровский процесс

на нем.

Пусть STY = а{со: Ws, s^.t},

причем

предполагается,

что STY

пополнены множествами из ГГ, имеющими P-меру нуль.

 

Тогда семейство а-алгебр

{ГГТ),

 

0, непрерывно: для всех

t >

О T T - = F f = ТГГ+,

где

<Г0* = К

-

слева, ГГТ- = TfY,

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Непрерывность

легко следует из непрерывности траектории винеровского про­

цесса. Действительно, &~Т-=в / (JГ І ) и ^ Y = a l (J

U

\ s<t

!

\ s<t

)

где TFW(t) = а {Wt}■Ho Wt = lim Wr, где r — рациональные числа.

 

 

nFw(t) s

 

r + t

 

 

 

Поэтому

(J

, и, значит,

 

 

Несколько

сложнее

доказывается

непрерывность

справа

g-f+ =

t >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

s.

В силу (4.13)

 

 

 

 

 

М (ео т <I і Т Г ) =

М [ М ( e “ w >I i T j I r

f ] - -

е ‘" Г ^

(4. 18)

Пусть е таково, что

0 > е < / — s. Тогда

 

 

М

I r

t )

s

М [М (ef

I ^f+e) I іГ7+] =

 

 

 

 

 

=

M [exp I fclPs+e — 4 r (t — s

 

(4.19)

Переходя

к

пределу при е j О,

находим, что

 

М [eizW*I &-Y+] =

М [exp { izWs -

(t -

s) } |Г І +] =

 

 

 

 

 

 

 

— exp I izWs —

{t s) I ,

(4.20)

4 P. Ш. Липцер, А. H. Ширяев