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: 258
Скачиваний: 0
176 |
КВАДРАТИЧНО ИНТЕГРИРУЕМЫЕ |
МАРТИНГАЛЫ |
[ГЛ. 5 |
|||
|
||||||
|
Предварительно докажем такую лемму. |
t ^ T , |
непрерывно |
|||
|
Л е м м а 5.1. |
Пусть семейство |
F = |
(@~t), |
||
справа, W — (Wt, |
t) — винеровский процесс и X — (xt, @~t) е J lT. |
|||||
Пусть случайный |
процесс (g (t, со), |
t), |
t ^ . T , |
измерим относи |
тельно а-алгебры на [О, Т]у^О,, порожденной неупреждающими
процессами, |
имеющими |
|
непрерывные |
слева |
|
траектории |
и |
|||||||||||||||
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
М J g2{s, со){d |(x, W)s I + |
ds) < оо. Тогда, еслиyt — J g(s, со) dWs, |
|||||||||||||||||||||
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
то Р-п. н. |
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(х, |
y )t= |
J |
g (S, со) d {.X, W)s, |
|
|
|
|
|
(5.8) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где интеграл понимается как |
|
интеграл Лебега — Стилтьеса. |
|
|||||||||||||||||||
Если |
для |
|
почти |
|
всех |
со функция (х, W)t абсолютно непре |
||||||||||||||||
рывна, |
|
то равенство |
(5.8) |
выполняется |
для |
любого |
процесса |
|||||||||||||||
(g (t, со), @~і), |
/ < 7 \ |
|
удовлетворяющего условию |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
J |
g2(s, со) (d I (х, |
W)s j + |
ds) < |
оо. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
Пусть |
g{n){t, со), |
п = 1 , |
2, . . . , |
— по- |
|||||||||||||||||
следовительность |
простых |
функций, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
ö |
оо |
S |
|
|
|
C ö ) x |
/ (fl) |
|
1 |
( 0 , 0 = |
^ |
) |
< |
. . . |
|
|
( 5 |
. 9 ) |
|||
g W ( t , |
) = |
g |
^ |
, |
|
T |
, |
|||||||||||||||
|
|
k—0 |
|
|
|
|
\ Â ’ |
kT”1J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
таких, что
т
M j | g ( f , и) — gW{t,e>)\2{d\{x, W)t \ + dt)-»Q, n-> oo. 0
(Существование такой последовательности в более общей ситуации доказано ниже в лемме 5.3.)
Тогда в силу (5.4) и (4.48) (Р-п. н.)
М К*. y )t - |
{х, y)sI @~s]— М \{xt — xs) {yt — ys) I £%] - |
||
= M |
|
t |
|
|
Xt j |
g(u, c*)dWu\ T s |
|
|
|
■ 0 |
|
|
|
t |
1 |
|
= l.i.m. M x< j |
g(n)(u,w)dWu\$ -s . |
|
|
tl- > oo |
5 |
|
|
|
|
§ И |
|
|
|
|
РАЗЛОЖЕНИЕ ДУБА - |
МЕЙЕРА |
|
|
|
|
177 |
||||||
Согласно (5.9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
s |
|
|
|
£ |
|
г № . - ) [ ^ д , и , - г ѵИ |
-1, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
ft+I |
|
|
|
|||
где I и m определяются из условий tin) < |
s < |
4+ь |
|
|
< t < ^ + i- |
||||||||||||
|
Не ограничивая общности, можно |
считать, |
что |
t\n) = s, |
|||||||||||||
tm\\ = t. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
Xt J g{n)(u, со)dWu \ T l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
2 |
M { xtg (t{£ \ со) Г |
|
Ѵ |
|
|
І |
Г |
- |
) |
= |
|
||||
|
Kk<m |
|
1 |
|
L |
|
|
|
|
||||||||
|
= |
V |
M( M(ДГ, I |
|
«((»») [® >i |
- W |
t |
|
|
|
|||||||
|
t^ k ^ ttl |
|
|
|
|
|
|
|
|
*k + \ |
|
1г і Г ' } 1 |
|||||
|
|
= |
S |
M |
I 8 (^> |
“) f |
- |
W {n)I %(n) |
1 ^ -1 , |
(5.10) |
|||||||
|
|
/<*<* |
1 |
|
L |
k+x |
|
|
tk |
J |
‘*+‘1 |
|
J |
|
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ml*W-“)[r.й,-Ѵ ]ѵд,Г.1= |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
- |
M I g |
•*>M Г |
« , - |
r |
.p) ( * « , |
- |
*.p) I * * > ] |
Г |
- } - |
||||||||
= |
M j g p p , |
в) M |<дг, r> („ ( |
- |
<x, r> („ |
|
IГ |
„ ] IJT, j = |
|
|||||||||
|
|
|
= |
M j * ft”', в) [<*, |
Г )(и i - |
(*, |
Г>(„ ] I !F, j . |
(5.11) |
|||||||||
Из |
(5.10) и (5.11) следует, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
М |
Xt I |
g{n) (и, CO) dWu \ T S = M |
J gW (и, со) rf <x, W)u\ 9-1 |
. (5.12) |
|||||||||||||
Переходя в (5.12) к пределу при п->оо, |
получаем, |
что Р-п. и. |
|||||||||||||||
І.і.ш. М |
X, J g<»)(«, (O )r fr j^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
П->оо |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
м |
|
jg(M, |
<o)rf(x, |
W)U\ST, |
|
(5.13) |
|||||
|
Итак, |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М [<лг, y)t — (х, */>J |
= |
М jg (u , со)d(x, W)u\r, |
|
178 КВАДРАТИЧНО ИНТЕГРИРУЕМЫЕ МАРТИНГАЛЫ [ГЛ. 5
<
где процесс J g(u, &)d{x,W)u можно представить в виде раз-
fl
ности двух натуральных возрастающих процессов. Поэтому согласно теореме 5.2 (х, y)t допускает представление (5.8).
Заключительная часть леммы вытекает из доказываемой
ниже леммы 5.5. |
|
т е о р е м ы |
5.3. |
Пусть |
|
(g(t, |
со), @~t), |
|||||||
Д о к а з а т е л ь с т в о |
|
|||||||||||||
t ^ T , |
— функция, |
удовлетворяющая |
условиям |
леммы |
5.1 |
и |
||||||||
такая, |
что g2(t, w) — g (t, и>) и J g (t, со) dt = 0 |
(P-п. н.). Покажем, |
||||||||||||
|
|
T |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что тогда |
и I |
g(t, u>)d{x, W)t = Q (P-п. h.). |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С этой целью положим yt = J g(s, (a)dWs. Ясно, |
что процесс |
|||||||||||||
Y — (y, @~t), t ^ T , |
является |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
квадратично интегрируемым мар |
||||||||||||||
тингалом |
и по лемме 5.1 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(х, |
г/)* = J |
g (s, со) d {X, W)s. |
|
|
|
(5.14) |
|||||
|
|
t |
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Но Му2= |
М J g2(s, со) ds = |
0. |
Поэтому yt = 0 (Р-п. н.), t ^ T , |
и, |
||||||||||
|
|
о |
|
(Р-п. н.), |
t ^ T . |
Из (5.14) |
теперь следует, что |
|||||||
значит, (х, y)t = 0 |
||||||||||||||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J g(s, со) с/(a, 1F)s= |
0 |
(Р-п. н.). |
|
|
(5.15) |
||||||
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим в измеримом пространстве ([0, Г ]Х ^ . Я[0. п Х ^ г ) |
||||||||||||||
меру Q( •), положив ее на множествах S X A, S е |
^ (о, т\, А^$~т |
|||||||||||||
равной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q (5X > 1)= |
|
J |
|
|
dP (со). |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
из |
(5.15) вытекает, |
|
что мера |
Q абсолютно |
непрерывна |
||||||||
по мере Р, где Р (S X А) ~ |
Я (S) Р (Л), Я— мера Лебега, Я {dt) = |
dt. |
||||||||||||
Следовательно, |
найдется |
такая |
|
т] X ^Ѵизмеримая |
функ |
|||||||||
ц и я / ^ , со) с J |
J \f(t, со) J dt dP (со) < оо, что |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
п о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q ( S X ^ ) = |
|
j |
j f ( f , ö ) ö f ^ P ( c o ) . |
|
|
|
|
Л s
§ И |
РАЗЛОЖЕНИЕ |
Д У Б А - М Е Й Е Р А |
179 |
|||
Отсюда находим |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J (х, W)t öfP (со) == |
J |
J f ( s, со)ds dP(co), |
|
|||
и в силу произвольности |
множества |
А е ЗГТ |
|
|||
|
|
t |
|
|
|
|
(х, |
W)t = |
I f(s, |
со)ds |
(Р-п. н.) |
(5.16) |
|
|
|
о |
|
|
|
|
для всех t, 0 t ^ |
Т. |
|
|
|
|
|
Полученное представление (5.16) не есть еще требуемое представление (5.7), поскольку из проведенного доказательства
вытекает |
лишь, что функция f(t, со) является Щ0, т\ X ^ - и з м е |
||||
римой, и |
не |
вытекает, что |
при каждом |
фиксированном |
t она |
^-измерима. |
что на самом |
деле существует вариант |
функ |
||
Покажем, |
|||||
ции f(t, со), ^-измеримый при каждом t, |
(Напомним, |
||||
что производная Радона — Никодима f(t, |
со) определяется |
одно |
значно лишь Р-п. н.) Вытекает это непосредственно из следую
щего общего |
предложения. |
|
Л е м м а |
5.2. |
Пусть (й, ЗГ, Р) — полное вероятностное про |
странство и (ЗГt>, |
t ^ O , — непрерывное справа семейство а-под- |
алгебр ёГ, пополненных множествами из ёГ нулевой вероят
ности. Предположим, что $ |
X |
-измеримая |
функция |
F(t, со) |
||
являемся |
ёГг измеримой при |
каждом |
0 и Р-п. н. абсолютно |
|||
непрерывной, |
|
|
|
|
|
|
|
F(t, оо)= j |
f(s, со) ds, |
|
|
||
|
|
о |
|
|
|
|
где $ X |
-измеримая функция f{s, со) такова, |
что |
|
|||
|
Р j j I f (s, со) I ds |
< |
оо I = |
1, |
0. |
|
|
о |
|
|
|
|
|
Тогда найдется такая ЗГ(-измеримая при каждом |
t ^ O |
|||||
функция |
f (t, со), что |
|
|
|
|
|
|
о |
|
(Р-п. н.), |
t ^ O , |
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р