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

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

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 =

 

 

"

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

^

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