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: 281
Скачиваний: 0
ГЛАВА 6
НЕОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СУПЕРМАРТИНГАЛЫ И МАРТИНГАЛЫ.
ТЕОРЕМА ГИРСАНОВА
§ |
1. Неотрицательные супермартингалы |
|
||
1. Пусть |
(Q, F , Р) — полное |
вероятностное пространство, |
||
({Ft), |
— неубывающее |
семейство а-подалгебр |
F , по |
|
полненных множествами из F |
нулевой |
вероятности. |
Пусть |
|
W = (Wt, F t) — винеровский процесс и V= |
(yt, F t)-~случайный |
|||
процесс с |
|
|
|
|
При исследовании вопросов об абсолютной непрерывности мер, отвечающих процессам Ито, относительно винеровской меры (см. следующую главу) существенную роль играют неотрица тельные непрерывные Р-п. н. случайные процессы $ = ($*, F t), 0 < ^ < Г , допускающие представление
3/ = 1 + Jt YsdWs. |
(6 .2 ) |
||
о |
|
|
|
В следующей лемме показывается, что процессы такого |
|||
типа необходимо являются супермартингалами. |
|
||
Л е м м а 6.1. Пусть процесс |
у = |
(Ѵо F t), t ^ T , удовлетво |
|
ряет условию (6.1) и 3 * ^ 0 (Р-п. |
н.), |
0 < / < 7 \ |
Тогда случай |
ный процесс %— (it, F t) является (неотрицательным) супермар тингалом,
M (i/|£ " ,X ä s (Р-п. Н.), T > s , |
(6.3) |
и, в частности, |
(6.4) |
m t < h |
240 |
НЕОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ |
СУ ПЕР МАРТИНГАЛЫ |
[ГЛ. 6 |
||
Д о к а з а т е л ь с т в о . Положим *) для |
п > |
1 |
|||
|
|||||
|
хп = inf 1 1< |
Т: I y2s ds > |
п \ , |
|
т
считая тп= Т , если I у2sd s< n . Тогда согласно (4.63) для t > s
о
І Л Х „ і Ат„
^Ax„= 1 + J |
4adWu —isAxn + J Yu^ |
|
|
|
SAT„ |
Поскольку |
|
|
<AT„ |
|
|
M j |
Yn dWu IЗГ = 0 |
(P-п. и.), |
SACxn- |
|
|
TO |
|
|
M [S iA tJ^s] = ^ A , |
(P-П. H.). |
Но xn—>T с вероятностью единица при ц->оо, поэтому в силу неотрицательности и непрерывности процесса іь 0 s£^ Г, по лемме Фату М ( Ы ^ Д ) < М
2. Л е м м а 6.2. Неотрицательный супермартингал I = |
($*, $Ft), |
|||||||
|
|
t |
|
/ т |
|
|
|
|
Т, с |
= 1 + |
J уt dWs, |
P M |
y2sd s < ooj = |
1 , допускает |
|||
представление |
|
0 |
|
\o |
|
|
|
|
|
, |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
J/ = |
ex p ^rt (ß) — у |
J ß*ds j |
|
|
(6.5) |
||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ßs = *,+Ye, |
ьі- |
S |
3S>°> |
|
(6.6) |
||
|
0 , |
*s = |
0 . |
|
||||
a **) |
|
|
|
|
|
|||
|
Л |
|
|
|
|
|
|
|
Г, (ß) = P-Iim X ,< |
РГ |
pw = |
|Ц |
|
|
|||
" |
J |
ds < oo j о |
|
|
I J Рцdu<n |
|||
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
*) В соответствии с замечанием |
к лемме 4.4 у процесса |
J |
ds, t < Т , |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
существует прогрессивно измеримая модификация, которая и будет рас сматриваться как в этом, так и в других аналогичных случаях. Тогда момены хп будут марковскими относительно системы ( У t), 0 <Л
**) Случайные величины Г* (Р) подробно изучались в п. 9 § 2 гл. 4.
§ И |
НЕОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СУПЕРМАРТИНГАЛЫ |
2 4 1 |
|
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . Пусть
ап = |
о о , если |
inf ^ > |
— |
. Пусть также |
|||||
|
|
|
|
t < T |
п ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 = |
inf {t < |
Т: ь = 0} |
|||
(а = |
о о , |
если |
inf %t > 0). |
Ясно, |
что Р-п. н. оп f 0 , п-> |
||||
гласно |
замечанию 2 к теореме 3.5 |
|
|||||||
|
|
|
|
jt = |
0 |
({Г> |
f> o}; Р-п. н.). |
||
Поэтому |
для всех t, |
0 |
t ^ |
Т, |
|
||||
|
|
|
|
|
h = h A 0 |
(Р-п- н.) |
|||
|
|
|
|
u t |
= \ |
1 , |
t < |
а, |
|
|
|
|
|
о, |
г > |
0 . |
|||
Из |
(6.7) |
и (6 .8) получаем, что Р-п. н. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ІА о |
|
|
|
о о . Со-
(6.7)
( 6. 8)
|
J, = 8 , л „ = 1 + f |
Ѵ ,< І Г ,= 1 + J У . Ч " 7,. |
|
|
|
о |
|
о |
|
т. |
е. |
t |
|
|
|
|
|
(6.9) |
|
|
It — |
1 + J Ssßs d W s |
||
|
|
|||
c |
ßs = (s+Ys- |
|
|
|
|
Ясно, что |
|
|
|
|
p( J(*,ße)2rfs < 00) =P (J |
y2sd s < 0 0 = 1. |
(6. 10) |
Поэтому
а„ЛГ
an AT
Ш’ |
I |
|
(»A)’J d s < |
|
/a„ Л T |
|
|
Отсюда получаем P |
| |
ß2 d s < o o j = l и, применяя формулу |
|
Ито к 1 п ^Лст , из (6.9) |
находим, |
что |
|
|
|
Ч Л » „ |
і Ав„ |
|
|
|
(6. 11) |
242 |
|
НЕОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ |
СУПЕРМАРТИНГАЛЫ |
|
[ГЛ. 6 |
|||||||||
Заметим |
теперь, |
что |
для |
каждого t |
^ |
Т |
на |
множестве |
||||||
{со: t < а ^ Т } |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
ds < оо |
(Р-п. н.) |
|
|
|
|
|
|||||
и на множестве {со: T ' ^ t ^ o } |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
h = 0 |
|
(Р-п. н.). |
|
|
|
|
|
||||
Поэтому {со: ^ |
> 0 ] s |
| со: J |
ß^ds < |
оо | |
, |
и, |
|
обозначая |
Xt- |
|||||
*%[t |
|
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ll = hXt = btAoXt = p - ^ X t h Л о„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
п |
|
п |
|
|
|
іЛо„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
It |
л о |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= |
P-lim xt expl |
|
ßsd ^ e- |
i |
|
ß > |
= |
|
|
|||||
|
|
|
|
tAa„ |
|
|
|
іЛо„ |
|
|
|
|||
= |
Р-)ітх<ехр[ Xt |
J |
^s dWs — -^ |
J |
|
2 r1о |
1 — |
|
||||||
ß^ds |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
= |
Xtexp |
P-Iimxt |
|
$s dWs — ¥ |
|
ßfrfs . |
(6.12) |
||||||
Поскольку |
|
|
|
|
t |
А о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
P-lim %t |
f |
$2 ds = |
0, |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
n |
|
•) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t AO„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то согласно |
п. |
9 § 2 |
гл. |
4 |
существует |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
tA°n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гг л а (ß) = |
P-lim xt |
f |
$sdWs. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
и |
|
J |
|
|
|
|
|
|
Следовательно, Р-п. н. для |
каждого t, |
O ^ t ^ T , |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t А о |
|
\ |
|
|
|
h = xt ex p ^rtA0 (ß ) -- |
ßs ds ■ |
(6.13) |
§ 1] |
|
НЕОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СУПЕРМАРТИНГАЛЫ |
|
|
|
243 |
|||||||||
Поэтому на |
множестве { а ^ Т } |
Р-п. н. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Xa e x p ^ r a ( ß ) - T |
J ß*dsj = 0. |
|
|
|
|
(6.14) |
|||||||
Выведем |
отсюда, что на множестве |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I ß2 ds — оо |
|
(Р-п. н.). |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действительно, |
предположим противное, т. е. что |
|
|
||||||||||||
|
|
Р { (а < |
Т) П ( { ß2s ds < |
оо ) } > |
0 . |
|
|
|
|
||||||
Тогда на основании леммы 4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Р |
( К П П N |
ß ^ s < o o |
П |
|
sup |
I |
ßsäWs = |
оо |
|
= |
0, |
||||
и, следовательно, на множестве |
(а ^ |
Т) П |
|
ß2 ds < |
ooj |
поло |
|||||||||
жительной |
вероятности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ц ^ е х р М |
ß5rfirs - |
{ |
| |
ß2^ U o , |
|
oo, |
|
|
||||||
что противоречит тому, что |
&, ->$(, = |
О |
(Р-п. н.) |
на |
множе |
||||||||||
стве |
{о ^ Т}. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итак, |
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
{со: ст<Г}П |
со: I |
ß2 ds — оо j= |
{со: a < |
Г}- |
|
|
(6.15) |
|||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Покажем теперь, что для |
каждого |
t |
^ . Т |
Р-п. |
н. |
правая |
|||||||||
часть |
в (6.13) равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
t А о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ехР ( F(Aa(ß) |
2 |
|
|
: exp Г((ß) - |
ß2s ds . |
|
(6.16) |
||||||||
Зафиксируем t, |
0 |
|
Тогда, |
если |
со таково, |
что |
t < а, |
то (6.16) выполнено очевидным образом, поскольку в этом случае ц — 1> а t / \ а — t. Пусть теперь Т Тогда левая