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
94 СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ [ГЛ. 4
Тогда |
при |
п -> оо |
|
|
|
|
||
|
А п ) |
|
|
|
|
|
|
|
п - і |
7 + 1 |
|
|
г , I г 1 = |
|
|
|
|
V |
J м [Г |
|
|
|
||||
/=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