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

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

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> („

 

„ ] 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